WO2009150959A1 - 可変容量圧縮機 - Google Patents
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- 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
- F04B27/1804—Controlled by crankcase pressure
Definitions
- the present invention relates to a swash plate type variable displacement compressor, and more particularly to a variable displacement compressor suitable for use in a vehicle air conditioner or the like having an improved structure of an urging means for urging the swash plate in the direction of increasing the tilt angle.
- a swash plate type variable capacity compressor in order to easily increase the discharge capacity of the swash plate by returning the tilt angle of the swash plate to the increasing direction from when the swash plate is in the minimum tilt state, the swash plate is located near the minimum tilt position
- an urging means an inclination increasing spring or a return spring for urging in an inclination increasing direction
- the inclination-increasing spring is originally intended to return the capacity from the minimum inclination, but for example, with the advent of a clutchless compressor, the biasing force of the inclination-increasing spring has stopped the operation of the compressor ( Since the power consumption in the vicinity of the minimum inclination angle is also affected, the adjustment of the urging force is important.
- an inclination increasing spring (in particular, an inclination increasing spring such as the return spring 27 of Patent Document 1) has a biasing force that changes proportionally (linearly) in accordance with the amount of bending, and therefore, The biasing force of the tilt-increasing spring to the swash plate changes proportionally according to the tilt angle, but fine adjustment of the biasing force according to the tilt angle of the swash plate can be made only by changing this biasing force proportionally. Have difficulty.
- the object of the present invention is to pay attention to the above-mentioned problems in the prior art, expand the degree of freedom of adjustment of the urging force of the swash plate inclination increasing urging means with a simple structure, and according to the inclination angle of the swash plate. It is an object of the present invention to provide a variable capacity compressor capable of finely adjusting the urging force.
- a variable capacity compressor includes a housing in which a discharge chamber, a suction chamber, a crank chamber, and a cylinder bore are defined, a piston disposed in the cylinder bore, A drive shaft rotatably supported in the housing; and a conversion mechanism including a variable tilt swash plate that converts the rotation of the drive shaft into a reciprocating motion of the piston, and the pressure between the crank chamber and the suction chamber
- a variable capacity compressor that adjusts the stroke of the piston by changing the difference and compresses the fluid sucked into the cylinder bore from the suction chamber and discharges the fluid into the discharge chamber, one end abuts the swash plate
- a plurality of urging means for urging the swash plate in the direction of increasing the inclination angle are provided, and the plurality of urging means are configured such that the urging number increases as the inclination angle of the swash plate decreases. It consists those characterized by being.
- the urging force of the urging means can be increased as the inclination angle of the swash plate decreases, and the urging force against the swash plate can be increased, and the urging force corresponding to the inclination angle of the swash plate can be increased.
- the degree of freedom of adjustment is expanded.
- the adjustment of the urging force of the urging means for urging the swash plate in the direction of increasing the inclination angle can be optimized.
- the individual urging means may have a simple configuration, so that the plurality of urging means as a whole should be configured in a simple structure. Is possible.
- the length of the urging means in the compressor axial direction can be shortened, and by providing a plurality of urging means, the length in the compressor axial direction can be reduced. Is not increased.
- the plurality of urging means are configured such that the urging force increases proportionally as the inclination angle of the swash plate decreases.
- the gradient of the urging force increase by the plurality of urging means can be increased.
- the urging force increases in proportion, it is easy to adjust the urging force.
- the gradient of the increase of the urging force can be increased as the number of urgings increases, the urging force can be finely adjusted.
- connection means which connects the said several biasing means integrally.
- the connecting means since the plurality of urging means are integrally connected by the connecting means, it is possible to handle them as one integrated member, which facilitates assembly and improves productivity. To do.
- a positioning structure for positioning the connecting means in the axial direction of the drive shaft is formed on the connecting means and the drive shaft, and at least two of the plurality of biasing means have an axial height from the connecting means. It can also be set as the structure set so that may differ. In such a configuration, the axial position of the connecting means is determined by the positioning structure, and the axial height of at least two urging means among the plurality of urging means is different based on the positioned connecting means. The urging number of the urging means can be changed more accurately and reliably according to the inclination angle of the swash plate.
- the plurality of urging means include, for example, a leaf spring, and the leaf spring is formed by press molding from a leaf spring forming material that forms the leaf spring, and the rest of the leaf spring forming material other than the leaf spring is It can also be set as the structure by which the connection means is formed.
- the leaf spring and the connecting means can be formed from a single member, the leaf spring and the connecting means can be formed substantially simultaneously by pressing, which facilitates manufacture and contributes to cost reduction. Can do.
- the connecting means and the plurality of urging means are formed so as to surround the drive shaft, and the plurality of urging means urge the tip of the swash plate in a direction of increasing the inclination at a predetermined interval.
- the base end portion may be integrally connected to the connecting means.
- the connecting means is formed so as to surround the drive shaft, and a plurality of urging means can be arranged around the drive shaft at a predetermined interval. It becomes possible to arrange compactly. Therefore, the entire biasing means portion can be reduced in size and the structure can be simplified.
- At least two of the plurality of biasing means may be configured to have different spring constants.
- this configuration is applied to a case where a plurality of urging means are made of leaf springs, the degree of freedom in adjusting the spring characteristics of the leaf springs is expanded, and the adjustment of the urging force can be optimized more easily. .
- the minimum inclination defining means for defining the mechanical minimum inclination of the swash plate, and the minimum inclination defining means is integrally connected to the connecting means.
- the urging force of the urging means can be managed on the basis of the minimum inclination angle, and variation in the urging force between the urging means can be reduced.
- the minimum tilt angle defining means can also serve as a regulating means for regulating excessive deflection of the urging means, it is possible to prevent excessive stress from acting on the urging means, and the reliance of the urging means. It can contribute to ensuring the safety.
- variable capacity compressor according to the present invention is particularly suitable when the fluid to be compressed is made of a refrigerant, and is particularly suitable as a compressor used in a vehicle air conditioner.
- variable capacity compressor of the present invention a plurality of urging means for urging the swash plate in the direction of increasing the inclination angle are provided, and the urging number is increased as the inclination angle of the swash plate is decreased.
- the degree of freedom in adjusting the biasing force of the biasing means for increasing the swash plate tilt angle can be increased, and fine adjustment of the biasing force can be made according to the tilt angle of the swash plate.
- the adjustment of the urging force of the urging means for urging the swash plate in the inclination increasing direction can be optimized, and the swash plate can perform a desired operation near the minimum inclination angle.
- FIG. 1 (A) It is a longitudinal cross-sectional view (FIG. 1 (A)) of the variable capacity compressor which concerns on one embodiment of this invention, and sectional drawing (FIG. 1 (B)) of the capacity
- FIG. 1 (B) It is a longitudinal cross-sectional view of the capacity control valve shown in FIG.
- plate spring in the variable capacity compressor of FIG. 1 is shown
- FIG. 3 (A) is a front view of a leaf
- FIG.3 (B) is a side view of FIG. 3 (A).
- FIG. 3 (A) It is a partial expanded sectional view of the variable capacity compressor of FIG. 1 which shows the state which the swash plate is contacting the stopper.
- FIG. 1 (A) The leaf
- FIG. 3 (A) is a front view of a leaf
- FIG.3 (B) is a side
- FIG. 4 is a relationship diagram between a spring displacement amount and a spring force of the leaf spring of FIG. 3.
- FIG. 4 is a relationship diagram between a resultant force of a coil spring and a leaf spring and a swash plate inclination angle when the leaf spring of FIG. 3 is used. It is a related figure of the resultant force of a coil spring and a leaf
- FIG. 1 shows a variable capacity compressor (FIG. 1A) and a capacity control valve (FIG. 1B) for controlling the capacity according to an embodiment of the present invention.
- a variable capacity swash plate compressor 100 as a variable capacity compressor includes a cylinder block 101 having a plurality of cylinder bores 101a, a front housing 102 provided at one end of the cylinder block 101, and a valve plate 103. And a rear housing 104 provided at the other end of the cylinder block 101.
- a drive shaft 106 is disposed across the crank chamber 105 defined by the cylinder block 101 and the front housing 102.
- the drive shaft 106 is inserted through the swash plate 107.
- the swash plate 107 is coupled to a rotor 108 fixed to the drive shaft 106 via a connecting portion 109, and is supported so as to be able to rotate together with the drive shaft 106 and to change the tilt angle with respect to the drive shaft 106.
- a coil spring 110 is disposed between the rotor 108 and the swash plate 107 to urge the swash plate 107 in the direction of decreasing the tilt angle.
- a plate spring 111 for urging the swash plate 107 in the minimum tilt state in the direction of increasing the tilt angle is disposed.
- the plate spring 111 is configured as a member having a plurality of plate spring portions 111a1, 111a2, and 111a3 as urging means for urging the swash plate 107 in the direction of increasing the inclination angle in the present invention.
- One end of the drive shaft 106 extends to the outside of the housing through the boss portion 102a of the front housing 102, and is connected to a drive source such as a vehicle engine (not shown) via a belt or the like via a power transmission device (not shown). ing.
- a shaft seal device 112 is disposed between the drive shaft 106 and the boss portion 102a.
- the drive shaft 106 is supported in the radial direction and the thrust direction by bearings 113, 114, 115, and 116.
- a piston 117 is disposed in the cylinder bore 101a, and a pair of shoes 118 housed in a recess 117a at one end of the piston 117 sandwich the outer peripheral portion of the swash plate 107 so as to be slidable relative to each other.
- the rotation of the drive shaft 106 is converted into a reciprocating motion of the piston 117 via the swash plate 107 and the shoe 118.
- a suction chamber 119 and a discharge chamber 120 are formed in the rear housing 104.
- the suction chamber 119 communicates with the cylinder bore 101a via a suction hole 103a formed in the valve plate 103 and a suction valve (not shown), and the discharge chamber 120 includes a discharge valve (not shown) and a discharge hole 103b formed in the valve plate 103. Is communicated with the cylinder bore 101a.
- the suction chamber 119 is connected to an evaporator of a vehicle air conditioner (not shown) through a suction port 104a.
- Front housing 102, cylinder block 101, valve plate 103, and rear housing 104 cooperate to drive shaft 106, rotor 108, connecting portion 109, swash plate 107, shoe 118, piston 117, cylinder bore 101a, intake valve, discharge valve.
- a housing for accommodating a compression mechanism formed by a valve or the like is formed.
- a muffler 121 is disposed outside the cylinder block 101.
- the muffler 121 is formed by joining a bottomed cylindrical lid member 122 separate from the cylinder block 101 to a cylindrical wall 101b erected on the outer surface of the cylinder block 101 via a seal member.
- a discharge port 122 a is formed in the lid member 122.
- the discharge port 122a is connected to a condenser of a vehicle air conditioner (not shown).
- a communication passage 123 that allows the muffler 121 to communicate with the discharge chamber 120 is formed across the cylinder block 101, the valve plate 103, and the rear housing 104.
- the muffler 121 and the communication passage 123 form a discharge passage extending between the discharge chamber 120 and the discharge port 122a, and the muffler 121 forms an expansion space arranged in the middle of the discharge passage. Yes.
- a check valve 200 for opening and closing the inlet of the muffler 121 is disposed in the muffler 121.
- the front housing 102, the cylinder block 101, the valve plate 103, and the rear housing 104 are adjacent to each other via a gasket (not shown), and are integrally assembled using a plurality of through bolts.
- the capacity control valve 300 is attached to the rear housing 104.
- the capacity control valve 300 adjusts the opening of the communication passage 124 between the discharge chamber 120 and the crank chamber 105, and controls the amount of refrigerant gas discharged into the crank chamber 105.
- the refrigerant gas in the crank chamber 105 is sucked through a gap between the bearings 115 and 116 and the drive shaft 106, a space 125 formed in the cylinder block 101, and an orifice hole 103 c formed in the valve plate 103. Flows into chamber 119.
- the capacity control valve 300 adjusts the energization amount to the built-in solenoid based on the external signal, and the internal pressure of the suction chamber 119 introduced into the pressure sensing chamber of the capacity control valve 300 via the communication path 126 becomes a predetermined value.
- the discharge capacity of the variable capacity swash plate compressor 100 is variably controlled, and the communication path 124 is forcibly opened by turning off the energization of the built-in solenoid. Control to the minimum.
- the capacity control valve 300 can optimally control the suction pressure according to the external environment.
- the capacity control valve 300 is formed in the valve housing 301 and has a first pressure sensing chamber 302 communicating with the crank chamber 105 through the communication hole 301 a, and one end opened to the first pressure sensing chamber 302.
- the valve hole 301c having the other end opened to the valve chamber 303 communicating with the discharge chamber 120 through the communication hole 301b, one end disposed in the valve chamber 303 opens and closes the valve hole 301c, and the other end is a support hole.
- a cylindrical valve body 304 slidably supported by 301d and the first pressure sensing chamber 302 are disposed, and the crank chamber pressure is received through the communication hole 301a, the inside is evacuated, and a spring is disposed.
- a bellows assembly 305 that functions as a pressure-sensitive means, a connection portion 306 in which the bellows assembly 305 is detachably connected to one end and the other end is fixed to one end of the valve body 304, and the other end of the valve body 304 is Through the communication hole 301e It includes a second pressure sensing chamber 307 which communicates with the suction chamber 119, a.
- the valve housing 301 is formed with a support hole 301d that slidably supports the other end portion of the valve body 304, and the valve body 304 is supported by the support hole 301d so as to be slidable with a minute gap. The other end is blocked from the valve chamber 303.
- the displacement control valve 300 further includes a solenoid rod 304a integrally formed with the valve body 304 and having a movable iron core 308 press-fitted and fixed to an end portion separated from the valve body 304, and the solenoid rod 304a inserted therein, and the movable iron core is separated by a predetermined gap.
- a fixed iron core 309 disposed opposite to the 308, a spring 310 disposed between the fixed iron core 309 and the movable iron core 308 and biasing the movable iron core 308 in the valve opening direction, and the fixed iron core 309 and the movable iron core 308 are connected to each other.
- a cylindrical member 312 made of a non-magnetic material that is inserted and fixed to the solenoid case 311, and an electromagnetic coil 313 that surrounds the cylindrical member 312 and is accommodated in the solenoid case 311.
- the suction chamber pressure Ps when the suction chamber pressure Ps is lower than the value represented by the above equation (1), the bellows 305a is extended, the valve body 304 is separated from the valve seat, and the valve hole 301c is opened.
- the first pressure sensing chamber 302 and the valve chamber 303 are communicated with each other through the valve hole 301c, and the communication passage 124 between the discharge chamber 120 and the crank chamber 105 is opened.
- the refrigerant in the discharge chamber 120 is supplied to the crank chamber 105 through the communication path 124, the crank chamber pressure increases, the inclination angle of the swash plate 107 decreases, the discharge capacity of the variable capacity compressor 100 decreases, and the suction chamber pressure.
- the suction chamber pressure Ps when the suction chamber pressure Ps is lower than the value represented by the above equation (1), the bellows 305a is extended, the valve body 304 is separated from the valve seat, and the valve hole 301c is opened.
- the first pressure sensing chamber 302 and the valve chamber 303
- the bellows of the bellows assembly 305 contracts, the valve body 304 comes into contact with the valve seat, closes the valve hole 301c, and the first pressure sensing chamber 302 is closed.
- the communication passage 124 between the discharge chamber 120 and the crank chamber 105 is closed by blocking communication between the valve chamber 303 and the valve chamber 303 via the valve hole 301c.
- the refrigerant gas in the crank chamber 105 is sucked through the gaps between the bearings 115 and 116 and the drive shaft 106, the space 125 formed in the cylinder block 101, and the orifice hole 103 c formed in the valve plate 103.
- a pressure-sensitive mechanism constituted by the bellows assembly 305, the connecting portion 306, and the valve body 304 autonomously controls the suction chamber pressure to a value represented by the formula (1).
- the electromagnetic actuator composed of the solenoid rod 304a, the movable iron core 308, the fixed iron core 309, the spring 310, the solenoid case 311, the cylindrical member 312 and the electromagnetic coil 313 is operated in accordance with the current value i flowing through the electromagnetic coil 313. Change the operating point.
- the capacity control valve 300 a control characteristic is obtained in which the suction chamber pressure decreases as the energization amount i to the electromagnetic coil 313 increases.
- the pressure sensing mechanism and the electromagnetic actuator drive the valve body 304. Since the capacity control valve 300 has a pressure sensing mechanism, the control accuracy of the suction chamber pressure is improved, and by having an electromagnetic actuator that changes the operating point of the pressure sensing mechanism, the control current i is uniquely controlled. It becomes possible to determine the suction chamber pressure.
- valve body 304 opens the valve hole 301c by the biasing force of the spring 310, and the refrigerant in the discharge chamber 120 is supplied to the crank chamber 105 through the communication passage 124, and the crank chamber pressure is increased. Increases, the inclination angle of the swash plate 107 decreases, and the discharge capacity of the variable capacity compressor 100 is minimized.
- the leaf spring 111 includes three leaf spring portions 111a1, 111a2, 111a3, three stoppers 111b and three leaf spring portions 111a1, 111a2 in the circumferential direction. , 111a3 and an annularly formed connecting portion 111c that connects the three stoppers 111b are integrally connected. That is, the leaf spring 111 is composed of three leaf spring portions 111 a 1, 111 a 2, 111 a 3 as a plurality of urging means for urging the swash plate 107 in the inclination increasing direction according to the present invention, and the swash plate 107 mechanically.
- Three stoppers 111b as minimum inclination defining means for defining the minimum inclination angle are configured as a member integrally connected by a connecting portion 111c as a connecting means.
- the plate spring 111 is formed by press molding from a plate spring forming material (plate spring forming plate), and a stopper 111b and a connecting portion 111c are formed on the remaining portions other than the plate spring portions 111a1, 111a2, and 111a3. Note that the three leaf spring portions 111 a 1, 111 a 2, and 111 a 3 are arranged at substantially equal intervals around the drive shaft 106.
- the leaf spring 111 is inserted into the drive shaft 106 through the inner diameter side portion 111 d (shown in FIG. 3A) of the connecting portion 111 c and abuts against a step formed on the drive shaft 106. It is positioned in the axial direction and fixed by a snap ring 150.
- the minimum inclination angle ( ⁇ min) of the swash plate 107 that is mechanically regulated is defined. For example, as shown in FIG.
- the minimum inclination angle ( ⁇ min) is approximately 0 ° (an angle near 0 °) when the state in which the surface of the swash plate 107 is orthogonal to the axis of the drive shaft 106 is 0 °.
- the heights of the three stoppers 111b are set aiming at the minimum inclination angle ( ⁇ min).
- the urging force for urging the swash plate 107 in the direction of increasing the inclination acts by the front end side of each of the leaf spring portions 111a1, 111a2, 111a3 coming into contact with the swash plate 107, but the leaf spring portions 111a1, 111a2, 111a3
- the inclination angle of the swash plate 107 whose front end abuts on the swash plate 107 is set to be different depending on each plate spring. As shown in FIG. 3B, this can be reliably achieved by setting the axial heights of the tips of the leaf spring portions 111a1, 111a2, and 111a3 from the connecting portion 111c to be different (h1> h2). > H3).
- the tip of the stopper 111b is also managed by the height from the connecting portion 111c, variation in the urging force of the leaf spring 111 from the minimum inclination angle is reduced. Since the stopper 111b also serves as a restricting means for restricting excessive bending of the leaf spring portions 111a1, 111a2, and 111a3, excessive stress is not applied to the leaf spring portions 111a1, 111a2, and 111a3.
- the urging force of the leaf spring 111 is, for example, as shown in FIG.
- the leaf spring 111 is pressed by a pressing body having a pressing surface equal to or larger than the outer diameter of the leaf spring 111 (when the pressing body abuts on the leaf spring portion 111a1, the displacement is 0).
- the leaf spring portion 111a1 functions as a spring and the urging force increases proportionally.
- the leaf spring portion 111a2 also abuts and the urging force of the leaf spring portion 111a2 is applied, and the inclination of the urging force increase ( (Gradient) increases.
- the leaf spring portion 111a3 is also brought into contact and the urging force of the leaf spring portion 111a3 is applied, and the gradient of the urging force increase is further increased. That is, there is a characteristic that the spring constant increases stepwise as the number of biases by the leaf spring portion increases. Therefore, by setting x1 and x2 to appropriate positions, the load characteristics can be adjusted and the urging force can be optimized.
- ⁇ 1 When the swash plate 107 becomes smaller than a predetermined angle ⁇ 1 , the swash plate 107 is sandwiched between the coil spring 110 and the plate spring 111, and the resultant force of both springs is as shown in FIG. 6, during the ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2 are only leaf springs 111a1 functions as a spring, between the theta 2 ⁇ theta 3 acts leaf springs 111a1 and 111a2 as a spring, between theta 3 ⁇ .theta.min is All the leaf springs 111a1, 111a2, and 111a3 function as springs.
- ⁇ 4 is an angle at which the resultant force of both springs becomes zero.
- the leaf spring portions 111a1, 111a2, and 111a3 having different heights from the connecting portion 111c are sequentially brought into contact with the swash plate 107, and the urging number is sequentially increased.
- a biasing force that biases the swash plate 107 in the direction of increasing the tilt angle it is possible to have desirable characteristics that are finely adjusted.
- each leaf spring portion is set to be different, but the height of each leaf spring portion is set to be the same and a step is provided on the swash plate side where each leaf spring portion abuts.
- the number of biases may be increased sequentially as the inclination angle of the swash plate decreases. If it does in this way, formation of a leaf spring part will become easy.
- FIG. 7 shows an example of a spring resultant force characteristic when there are two urging means
- FIG. 8 shows an example of the spring resultant force characteristic when there are four urging means, and the urging number is determined in consideration of optimization of the urging force adjustment. do it.
- the plurality of biasing means are not limited to leaf springs.
- a compression coil spring may be disposed around the drive shaft, one end may be brought into contact with the swash plate, and the other end may be connected by a connecting portion.
- the drive shaft may be inserted into a plurality of concentric compression coil springs, one end abutted against the swash plate, and the other end connected by a connecting portion.
- the plurality of leaf spring portions 111a1, 111a2, and 111a3 are formed in the circumferential direction of the drive shaft as shown in FIG. It is not limited.
- the tip of each leaf spring may be formed so as to face the axis of the drive shaft, or may be formed away from the drive shaft.
- a rotation prevention structure should be provided so that the leaf spring 111 does not rotate with respect to the drive shaft 106.
- the swash plate support is biased by the leaf spring portions 111a1, 111a2, and 111a3. It can also be.
- the present invention can be applied to a variable capacity compressor or a clutchless compressor equipped with an electromagnetic clutch, or a variable capacity compressor driven by a motor, for example, a variable capacity compressor with a built-in motor. You can also
- the fluid to be compressed is a refrigerant
- other fluids to be compressed may be used.
- the type of refrigerant as the fluid to be compressed is not particularly limited, and the present invention is commonly applied to variable capacity compressors corresponding to carbon dioxide and other new refrigerants in addition to the case of using R134a as the refrigerant. Is possible.
- variable capacity compressor can be applied to any compressor having a swash plate with a variable tilt angle, and is particularly suitable as a variable capacity compressor used in a vehicle air conditioner.
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Abstract
駆動軸の回転をピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板を有する可変容量圧縮機において、斜板に一端が当接し、斜板を傾角増大方向に付勢する複数の付勢手段を具備し、複数の付勢手段は斜板の傾角が小さくなるに従い付勢数が増加するように構成されていることを特徴とする可変容量圧縮機。簡素な構造で斜板傾角増大用付勢手段の付勢力調整の自由度を拡大でき、斜板の傾角に応じてきめ細かな付勢力の調整を行うことができる。その結果、斜板を傾角増大方向に付勢する付勢手段の付勢力の調整の最適化を図ることができ、斜板に最小傾角近傍での望ましい動作を行わせることができる。
Description
本発明は、斜板式可変容量圧縮機に関し、とくに、斜板を傾角増大方向に付勢する付勢手段部の構造を改良した、車両用空調装置等に用いて好適な可変容量圧縮機に関する。
斜板式可変容量圧縮機において、斜板が最小傾角状態にあるときから斜板の傾角を増大方向に復帰させて圧縮機の吐出容量の増大を容易に行うために、斜板を最小傾角位置近傍において傾角増大方向に付勢する付勢手段（傾角増大バネあるいは復帰バネ）を設けた構造が知られている（例えば、特許文献１）。
上記のように、傾角増大バネは本来最小傾角からの容量復帰を目的としたものであるが、例えばクラッチレス圧縮機の登場によって、傾角増大バネの付勢力は圧縮機の作動を停止した状態（最小傾角近傍）での消費動力にも影響するため、その付勢力の調整は重要となっている。
しかしながら、傾角増大バネ（とくに、特許文献１の復帰バネ２７のような傾角増大バネ）は、その撓み量に応じて付勢力が比例的（直線的）に変化するものであるため、斜板の傾角に応じて傾角増大バネの斜板に対する付勢力が比例的に変化することになるが、この付勢力が比例的に変化するだけでは、斜板の傾角に応じたきめ細かな付勢力の調整は困難である。
そこで本発明の課題は、従来技術における上記のような問題点に着目し、簡素な構造で斜板傾角増大用付勢手段の付勢力調整の自由度を拡大し、斜板の傾角に応じてきめ細かな付勢力の調整を可能にした可変容量圧縮機を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る可変容量圧縮機は、内部に吐出室、吸入室、クランク室およびシリンダボアが区画形成されたハウジングと、前記シリンダボア内に配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板を含む変換機構とを備え、前記クランク室と前記吸入室との圧力差を変化させることにより前記ピストンのストロークを調整して前記吸入室から前記シリンダボアに吸入された流体を圧縮して前記吐出室に吐出する可変容量圧縮機において、前記斜板に一端が当接し、前記斜板を傾角増大方向に付勢する複数の付勢手段を具備し、前記複数の付勢手段は前記斜板の傾角が小さくなるに従い付勢数が増加するように構成されていることを特徴とするものからなる。
このような可変容量圧縮機においては、斜板の傾角が小さくなるに従い付勢手段の付勢数が増加して斜板に対する付勢力を増大させることができ、斜板の傾角に応じた付勢力調整の自由度が拡大する。これにより、斜板を傾角増大方向に付勢する付勢手段の付勢力の調整の最適化が図れるようになる。複数の付勢手段が並列的に斜板を付勢することになるが、個々の付勢手段は簡単な構成のものでよいので、複数の付勢手段全体としても簡素な構造に構成することが可能である。また、複数の付勢手段が並列的に斜板を付勢しているので、付勢手段の圧縮機軸方向の長さが短くて済み、複数の付勢手段を設けることにより圧縮機軸方向長さを増大させることが無い。
上記の本発明に係る可変容量圧縮機においては、例えば、上記複数の付勢手段は、それぞれ、上記斜板の傾角が小さくなるに従い比例的に付勢力が増大するように構成されており、上記の如く付勢数が増加することにより、上記複数の付勢手段による付勢力の増大の勾配が大きくなる構成とすることができる。このような構成においては、付勢力が比例的に増大するため、付勢力の調整が容易となる。また併せて、付勢数の増加ごとに、付勢力の増大の勾配を大きくできるので、きめ細かな付勢力の調整が可能になる。
また、上記複数の付勢手段を一体に連結する連結手段を具備している構成とすることができる。このような構成では、複数の付勢手段が連結手段により一体に連結されているため、これらを一体化された一つの部材として取り扱うことが可能となり、組立が容易化されて、生産性が向上する。
また、上記連結手段を上記駆動軸の軸方向に位置決めする位置決め構造が上記連結手段および上記駆動軸に形成され、上記複数の付勢手段のうち少なくとも２つは上記連結手段からの軸方向高さが異なるように設定されている構成とすることもできる。このような構成では、連結手段の軸方向位置が上記位置決め構造により決められ、位置決めされた連結手段を基準に、複数の付勢手段のうち少なくとも２つの付勢手段の軸方向高さが異なるので、付勢手段の付勢数を斜板の傾角に応じてより正確により確実に変化させることができる。
また、上記複数の付勢手段は、例えば、板バネからなり、該板バネは該板バネを形成する板バネ形成材からプレス成形によって形成され、板バネ形成材の板バネ以外の残部に上記連結手段が形成されている構成とすることもできる。このような構成では、一つの部材から板バネおよび連結手段を形成できるので、板バネおよび連結手段をプレスによって実質的に同時成形可能となり、製作が容易になって、コスト低減に寄与するすることができる。
また、上記連結手段および上記複数の付勢手段は上記駆動軸を取り囲むように形成され、上記複数の付勢手段は所定の間隔を隔ててそれぞれ先端部が上記斜板を傾角増大方向に付勢するとともに、基端部は前記連結手段と一体に連結されている構成とすることもできる。このような構成では、連結手段が駆動軸を取り囲むように形成され、複数の付勢手段を駆動軸の周囲に所定の間隔を隔てて配置できるようにしたため、付勢手段が複数であってもコンパクトに配置できるようになる。したがって、付勢手段部分全体の小型化と構造の簡素化が可能になる。
また、上記複数の付勢手段のうち少なくとも２つはバネ定数が異なるように設定されている構成とすることもできる。とくに、この構成を、複数の付勢手段が板バネからなる場合に適用すると、板バネのバネ特性の調整の自由度が拡大され、付勢力の調整の最適化がより容易に図れるようになる。
また、上記斜板の機械的な最小傾角を規定する最小傾角規定手段を具備し、その最小傾角規定手段が上記連結手段と一体連結されている構成とすることもできる。このような構成では、最小傾角を基準として付勢手段の付勢力を管理でき、付勢手段間の付勢力のばらつきを低減することが可能になる。また、最小傾角規定手段は付勢手段の過度な撓みを規制する規制手段を兼ねることが可能であるため、付勢手段に過度な応力が作用しないようにすることができ、付勢手段の信頼性確保に寄与することができる。
本発明に係る可変容量圧縮機は、とくに被圧縮流体が冷媒からなる場合に好適なものであり、なかでも、車両用空調装置に用いられる圧縮機として好適なものである。
本発明に係る可変容量圧縮機によれば、斜板を傾角増大方向に付勢する複数の付勢手段を設け、斜板の傾角が小さくなるに従い付勢数が増加するように構成したので、簡素でコンパクトな構造でありながら斜板傾角増大用付勢手段の付勢力調整の自由度を拡大でき、斜板の傾角に応じてきめ細かな付勢力の調整を可能とすることができる。その結果、斜板を傾角増大方向に付勢する付勢手段の付勢力の調整の最適化が図れるようになり、斜板に最小傾角近傍での望ましい動作を行わせることができる。
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る可変容量圧縮機（図１（Ａ））と、その容量を制御するための容量制御弁（図１（Ｂ））を示している。図１において、可変容量圧縮機としての可変容量斜板式圧縮機１００は、複数のシリンダボア１０１ａを備えたシリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の一端に設けられたフロントハウジング１０２と、バルブプレート１０３を介してシリンダブロック１０１の他端に設けられたリアハウジング１０４とを備えている。
図１は、本発明の一実施態様に係る可変容量圧縮機（図１（Ａ））と、その容量を制御するための容量制御弁（図１（Ｂ））を示している。図１において、可変容量圧縮機としての可変容量斜板式圧縮機１００は、複数のシリンダボア１０１ａを備えたシリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の一端に設けられたフロントハウジング１０２と、バルブプレート１０３を介してシリンダブロック１０１の他端に設けられたリアハウジング１０４とを備えている。
シリンダブロック１０１とフロントハウジング１０２とによって画成されるクランク室１０５内を横断して、駆動軸１０６が配設されている。駆動軸１０６は斜板１０７に挿通されている。斜板１０７は、駆動軸１０６に固定されたロータ１０８と連結部１０９を介して結合し、駆動軸１０６とともに回転可能に、かつ、駆動軸１０６に対して傾角を可変可能に支持されている。ロータ１０８と斜板１０７との間に、斜板１０７を傾角減少方向へ向けて付勢するコイルバネ１１０が配設されている。斜板１０７を挟んでコイルバネ１１０の反対側には、最小傾角状態にある斜板１０７を傾角増大方向へ付勢する板バネ１１１が配設されている。この板バネ１１１は、後述の如く、本発明における、斜板１０７を傾角増大方向に付勢する複数の付勢手段としての板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３を有する部材として構成されている。
駆動軸１０６の一端はフロントハウジング１０２のボス部１０２ａを貫通してハウジング外まで延在しており、図示しない動力伝達装置を介して図示しない車両エンジン等の駆動源にベルト等を介して連結されている。駆動軸１０６とボス部１０２ａとの間に軸封装置１１２が配設されている。駆動軸１０６は、ベアリング１１３、１１４、１１５、１１６によりラジアル方向及びスラスト方向に支持されている。
シリンダボア１０１ａ内に、ピストン１１７が配設され、ピストン１１７の一端部の窪み１１７ａ内に収容された一対のシュー１１８が斜板１０７の外周部を相対摺動可能に挟持している。駆動軸１０６の回転は、斜板１０７とシュー１１８とを介してピストン１１７の往復動に変換される。
リアハウジング１０４内には、吸入室１１９と吐出室１２０とが形成されている。吸入室１１９は、バルブプレート１０３に形成された吸入孔１０３ａと図示しない吸入弁とを介してシリンダボア１０１ａに連通し、吐出室１２０は図示しない吐出弁とバルブプレート１０３に形成された吐出孔１０３ｂとを介してシリンダボア１０１ａに連通している。吸入室１１９は吸入ポート１０４ａを介して図示しない車両空調装置の蒸発器に接続している。
フロントハウジング１０２、シリンダブロック１０１、バルブプレート１０３、リアハウジング１０４は、協働して、駆動軸１０６、ロータ１０８、連結部１０９、斜板１０７、シュー１１８、ピストン１１７、シリンダボア１０１ａ、吸入弁、吐出弁等で形成される圧縮機構を収容するハウジングを形成している。
シリンダブロック１０１の外側にはマフラ１２１が配設されている。マフラ１２１は、シリンダブロック１０１とは別体の有底筒状の蓋部材１２２を、シリンダブロック１０１の外面に立設した筒状壁１０１ｂにシール部材を介して接合することにより、形成されている。蓋部材１２２に、吐出ポート１２２ａが形成されている。吐出ポート１２２ａは図示しない車両空調装置の凝縮器に接続している。
マフラ１２１を吐出室１２０に連通させる連通路１２３が、シリンダブロック１０１とバルブプレート１０３とリアハウジング１０４とにわたって形成されている。マフラ１２１と連通路１２３とは、吐出室１２０と吐出ポート１２２ａとの間で延在する吐出通路を形成しており、マフラ１２１は当該吐出通路の途上に配設された拡張空間を形成している。そして、マフラ１２１の入口を開閉する逆止弁２００がマフラ１２１内に配設されている。
上記フロントハウジング１０２、シリンダブロック１０１、バルブプレート１０３、リアハウジング１０４は図示しないガスケットを介して隣接し、複数の通しボルトを用いて一体に組付けられている。
リアハウジング１０４に容量制御弁３００が取り付けられている。容量制御弁３００は、吐出室１２０とクランク室１０５との間の連通路１２４の開度を調整し、クランク室１０５への吐出冷媒ガスの導入量を制御する。クランク室１０５内の冷媒ガスは、ベアリング１１５、１１６と駆動軸１０６との間の隙間と、シリンダブロック１０１に形成された空間１２５と、バルブプレート１０３に形成されたオリフィス孔１０３ｃとを介して吸入室１１９へ流入する。
容量制御弁３００によりクランク室１０５の内圧を変化させ、可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量を可変制御することができる。容量制御弁３００は、外部信号に基づいて内蔵するソレノイドへの通電量を調整し、連通路１２６を介して容量制御弁３００の感圧室に導入される吸入室１１９の内圧が所定値になるように、可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量を可変制御し、また内蔵するソレノイドへの通電をＯＦＦすることにより連通路１２４を強制開放して、可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量を最小に制御する。容量制御弁３００は、外部環境に応じて、吸入圧力を最適に制御することができる。
容量制御弁３００は、図２に示すように、バルブハウジング３０１に形成され、連通孔３０１ａを介してクランク室１０５と連通する第１感圧室３０２と、第１感圧室３０２に一端が開口し、連通孔３０１ｂを介して吐出室１２０と連通する弁室３０３に他端が開口する弁孔３０１ｃと、弁室３０３に配設された一端が弁孔３０１ｃを開閉し他端部が支持孔３０１ｄに摺動可能に支持された円筒形状の弁体３０４と、第１感圧室３０２に配設され、連通孔３０１ａを介してクランク室圧力を受圧し、内部を真空にしてバネを配設した感圧手段として機能するベローズ組立体３０５と、一端にベローズ組立体３０５が接離可能に連結し他端が弁体３０４の一端に固定された連結部３０６と、弁体３０４の他端が配設され連通孔３０１ｅを介して吸入室１１９に連通する第２感圧室３０７と、を備えている。
バルブハウジング３０１には弁体３０４の他端部を摺動可能に支持する支持孔３０１ｄが形成され、弁体３０４が支持孔３０１ｄに微小隙間で摺動可能に支持されることにより弁体３０４の他端は弁室３０３から遮断されている。
容量制御弁３００は更に、弁体３０４と一体形成され弁体３０４から離隔する端部に可動鉄心３０８が圧入固定されたソレノイドロッド３０４ａと、ソレノイドロッド３０４ａを内挿し、所定隙間を隔てて可動鉄心３０８に対向配置された固定鉄心３０９と、固定鉄心３０９と可動鉄心３０８の間に配設され、可動鉄心３０８を開弁方向に付勢するばね３１０と、固定鉄心３０９と可動鉄心３０８とを内挿してソレノイドケース３１１に固定された非磁性体からなる筒状部材３１２と、筒状部材３１２を取り囲み、ソレノイドケース３１１に収容された電磁コイル３１３と、から構成されている。
この容量制御弁３００の動作については、ベローズ組立体３０５のベローズ有効面積Ｓｂと、弁体３０４に作用する弁孔３０１ｃ側より受けるクランク室１０５の圧力受圧面積Ｓｖと、第２感圧室３０７において弁体３０４に作用する吸入圧力の圧力受圧面積Ｓｒとをほぼ同一値に設定しているので、弁体３０４に作用する力は次式（１）で表される。
Ｐｓ＝〔－（１／Ｓｂ）・Ｆ（ｉ）＋（Ｆ＋ｆ）／Ｓｂ〕・・・（１）
ここで、
Ｐｓ：吸入室の圧力
Ｓｂ：ベローズ有効面積（＝弁体に作用するクランク室の圧力受圧面積（Ｓｖ）＝弁体に作用する吸入室の圧力受圧面積（Ｓｒ））
ｆ：ばね３１０の付勢力
Ｆ：ベローズ付勢力
Ｆ（ｉ）：電磁力
である。
Ｐｓ＝〔－（１／Ｓｂ）・Ｆ（ｉ）＋（Ｆ＋ｆ）／Ｓｂ〕・・・（１）
ここで、
Ｐｓ：吸入室の圧力
Ｓｂ：ベローズ有効面積（＝弁体に作用するクランク室の圧力受圧面積（Ｓｖ）＝弁体に作用する吸入室の圧力受圧面積（Ｓｒ））
ｆ：ばね３１０の付勢力
Ｆ：ベローズ付勢力
Ｆ（ｉ）：電磁力
である。
また、容量制御弁３００においては、吸入室圧力Ｐｓが上式（１）で示される値よりも低いと、ベローズ３０５ａが伸長して弁体３０４が弁座から離れて弁孔３０１ｃを開放し、第１感圧室３０２と弁室３０３とを弁孔３０１ｃを介して連通させ、吐出室１２０とクランク室１０５との間の連通路１２４を開放する。吐出室１２０の冷媒が連通路１２４を通ってクランク室１０５に供給され、クランク室圧力が上昇し、斜板１０７の傾角が減少して可変容量圧縮機１００の吐出容量が減少し、吸入室圧力が上昇する。吸入室圧力が上式（１）で示される値よりも高いと、ベローズ組立体３０５のベローズが収縮し弁体３０４が弁座に当接して弁孔３０１ｃを閉鎖し、第１感圧室３０２と弁室３０３との弁孔３０１ｃを介する連通を遮断して、吐出室１２０とクランク室１０５との間の連通路１２４を閉鎖する。クランク室１０５内の冷媒ガスが、ベアリング１１５、１１６と駆動軸１０６との間の隙間と、シリンダブロック１０１に形成された空間１２５と、バルブプレート１０３に形成されたオリフィス孔１０３ｃとを介して吸入室１１９へ流出してクランク室圧力が低下し、斜板１０７の傾角が増加して圧縮機１００の吐出容量が増加し、吸入室圧力が低下する。ベローズ組立体３０５、連結部３０６および弁体３０４で構成する感圧機構が吸入室圧力を式（１）で示される値に自律制御する。ソレノイドロッド３０４ａ、可動鉄心３０８、固定鉄心３０９、ばね３１０、ソレノイドケース３１１、筒状部材３１２、電磁コイル３１３により構成される電磁アクチュエータが、電磁コイル３１３を流れる電流値ｉに応じて感圧機構の作動点を変化させる。
容量制御弁３００では、電磁コイル３１３への通電量ｉが増加すると吸入室圧力が低下する制御特性が得られる。容量制御弁３００においては、前述の感圧機構と電磁アクチュエータとが弁体３０４を駆動している。容量制御弁３００が感圧機構を有することにより、吸入室圧力の制御精度が向上し、感圧機構の動作点を変化させる電磁アクチュエータとを有することにより、制御電流ｉに対して一義的に制御吸入室圧力を決定することが可能になる。
また、ソレノイドへの通電をＯＦＦすればバネ３１０の付勢力により弁体３０４が弁孔３０１ｃを開放して、吐出室１２０の冷媒が連通路１２４を通ってクランク室１０５に供給され、クランク室圧力が上昇して斜板１０７の傾角が減少し、可変容量圧縮機１００の吐出容量が最小となる。
次に、図３～図６を参照しながら、板バネ１１１について説明する。
本実施態様では、板バネ１１１は、図３、図４に示すように、周方向に３箇所の板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３、３箇所のストッパ１１１ｂおよび３箇所の板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３と３箇所のストッパ１１１ｂを連結する環状に形成された連結部１１１ｃが一体に連結されたものである。すなわち、この板バネ１１１は、本発明における、斜板１０７を傾角増大方向に付勢する複数の付勢手段としての３箇所の板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３と、斜板１０７の機械的な最小傾角を規定する最小傾角規定手段としての３箇所のストッパ１１１ｂとを、連結手段としての連結部１１１ｃにより一体に連結した部材として構成されている。この板バネ１１１は、板バネ形成材（板バネ形成板）からプレス成形によって形成され、各板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３以外の残部にストッパ１１１ｂと連結部１１１ｃが形成されている。なお、３箇所の板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３は駆動軸１０６の周囲にほぼ等間隔に配置されている。
本実施態様では、板バネ１１１は、図３、図４に示すように、周方向に３箇所の板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３、３箇所のストッパ１１１ｂおよび３箇所の板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３と３箇所のストッパ１１１ｂを連結する環状に形成された連結部１１１ｃが一体に連結されたものである。すなわち、この板バネ１１１は、本発明における、斜板１０７を傾角増大方向に付勢する複数の付勢手段としての３箇所の板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３と、斜板１０７の機械的な最小傾角を規定する最小傾角規定手段としての３箇所のストッパ１１１ｂとを、連結手段としての連結部１１１ｃにより一体に連結した部材として構成されている。この板バネ１１１は、板バネ形成材（板バネ形成板）からプレス成形によって形成され、各板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３以外の残部にストッパ１１１ｂと連結部１１１ｃが形成されている。なお、３箇所の板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３は駆動軸１０６の周囲にほぼ等間隔に配置されている。
板バネ１１１は、図４に示すように、連結部１１１ｃの内径側部分１１１ｄ（図３（Ａ）に図示）が駆動軸１０６に挿通され、駆動軸１０６に形成された段差に当接することにより軸方向に位置決めされてスナップリング１５０により固定されている。ストッパ１１１ｂの先端に斜板１０７が当接することにより斜板１０７の機械的に規制される最小傾角（θmin）が規定される。最小傾角（θmin）は、例えば図６に示すように、駆動軸１０６の軸線に対して斜板１０７の面が直交する状態を０°としたとき、ほぼ０°（０°近傍の角度）に設定されており、この最小傾角（θmin）を狙って３箇所のストッパ１１１ｂの高さが設定される。
また、各板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３の先端側が斜板１０７に当接することにより斜板１０７を傾角増大方向に付勢する付勢力が作用するが、各板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３の先端側が斜板１０７に当接する斜板１０７の傾角は各板バネにより異なるように設定されている。これは、図３（Ｂ）に示すように、連結部１１１ｃからの各板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３の先端の軸方向高さを異なるように設定することにより確実に達成できる（ｈ１＞ｈ２＞ｈ３）。
また、ストッパ１１１ｂの先端も連結部１１１ｃからの高さで管理されるため、最小傾角からの板バネ１１１の付勢力のばらつきが低減する。なお、ストッパ１１１ｂは板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３の過度な撓みを規制する規制手段を兼ねているため、板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３には過度な応力が作用しないようになっている。
板バネ１１１の付勢力は、例えば図５に示すようになる。例えば板バネ１１１の外径以上の押圧面を有する押圧体で板バネ１１１を押圧すると（押圧体が板バネ部１１１ａ１に当接したときを０とする）、板バネ部１１１ａ１の変位がｘ１までは板バネ部１１１ａ１のみがバネとして機能して付勢力が比例的に増大するが、ｘ１を超えると板バネ部１１１ａ２も当接して板バネ部１１１ａ２の付勢力が加わり、付勢力増大の傾き（勾配）が大きくなる。さらに変位がｘ２を超えると、板バネ部１１１ａ３も当接して板バネ部１１１ａ３の付勢力が加わり、付勢力増大の勾配がさらに大きくなる。つまり、板バネ部による付勢数が増加することによりバネ定数が段階的に大きくなる特性を持つ。したがって、ｘ１、ｘ２を適切な位置に設定することにより、荷重特性を調整でき、付勢力の最適化を図ることができる。
斜板１０７は所定の角度θ1より小さくなるとコイルバネ１１０と板バネ１１１により挟持され、両バネの合力は図６に示すようになる。図６において、θ1～θ2の間は板バネ１１１ａ１のみがバネとして機能しており、θ2～θ3の間は板バネ１１１ａ１と１１１ａ２がバネとして機能し、θ3～θminの間はすべての板バネ１１１ａ１、１１１ａ２および１１１ａ３がバネとして機能している。なお、θ4は両バネの合力がゼロとなる角度であり、θ4以下では斜板１０７を傾角増大方向に付勢する付勢力が作用し、θ4を超えると斜板１０７を傾角減少方向に付勢する付勢力が作用する。
このように、連結部１１１ｃからの高さが異なる板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３の先端側が斜板１０７に順次当接し、付勢数が順次増加するように構成したことにより、板バネ１１１に、斜板１０７を傾角増大方向に付勢する付勢力として、きめ細かに調整された望ましい特性を持たせることが可能になる。
上記実施態様においては、各板バネ部の高さを異なるように設定したが、各板バネ部の高さを同じに設定して各板バネ部が当接する斜板側に段差を設け、各板バネ部が斜板の傾角が小さくなるに従い順次付勢数が増大するようにしてもよい。このようにすれば板バネ部の形成が容易となる。
また、上記実施態様では複数の付勢手段として上記実施態様では３つの場合を示したが、付勢手段は２つ以上であればいくつでもよい。例えば、図７は付勢手段が２つの場合、図８は付勢手段が４つの場合のバネ合力特性の例を示したもので、付勢数は付勢力調整の最適化を考慮して決定すればよい。
また、上記実施態様では複数の板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３の腕の長さをほぼ同じにして高さを変えたが、各板バネ部の腕の長さを異なるように設定して、それぞれバネ定数を異なるようにしてもよい。このように設定すれば、板バネ１１１のバネ特性の調整の自由度がさらに拡大され、付勢力の調整の最適化が容易に図れる。
また、複数の付勢手段としては板バネに限定されない。例えば圧縮コイルバネを駆動軸の周囲に配置し、一端を斜板に当接させ、他端を連結部で連結してもよい。あるいは、同心上に配置された複数の圧縮コイルバネの中に駆動軸を挿通させ、一端を斜板に当接させ、他端を連結部で連結してもよい。
また、上記実施態様では、複数の板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３は図３（Ａ）に示したように駆動軸の周方向の向きに形成されているが、板バネ部の形成はこれに限定されるものではない。例えば各板バネ部の先端部が駆動軸の軸心に向かうように形成してもよいし、駆動軸から遠ざかる向きに形成してもよい。
また、板バネ１１１が駆動軸１０６に対して回転しないように回転阻止構造を設けること。例えば駆動軸に溝を形成し、その溝に板バネ１１１の一部を係合させる構造を採ることもできる。
また、斜板１０７と駆動軸１０６との間にスリーブ、ヒンジボール等の斜板支持体を有する構造の場合には、その斜板支持体を板バネ部１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３で付勢するようにすることもできる。
また、電磁クラッチを装着した可変容量圧縮機やクラッチレス圧縮機に本発明を適用することもできるし、モータで駆動される可変容量圧縮機、例えばモータ内蔵の可変容量圧縮機に本発明を適用することもできる。
さらに、上記実施態様においては、被圧縮流体が冷媒である場合について説明したが、他の被圧縮流体であってもよい。また、被圧縮流体としての冷媒の種類も特に限定されず、冷媒としてＲ１３４ａを使用する場合の他、二酸化炭素やその他の新冷媒に対応した可変容量圧縮機に共通して本発明を適用することが可能である。
本発明に係る可変容量圧縮機は、傾角可変の斜板を有するあらゆる圧縮機に適用可能であり、とくに、車両用空調装置に用いられる可変容量圧縮機として好適なものである。
１００ 可変容量圧縮機
１０１ シリンダブロック
１０１ａ シリンダボア
１０２ フロントハウジング
１０３ バルブプレート
１０４ リアハウジング
１０５ クランク室
１０６ 駆動軸
１０７ 斜板
１０８ ロータ
１０９ 連結部
１１０ コイルバネ
１１１ 複数の付勢手段を有する板バネ
１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３ 斜板を傾角増大方向に付勢する付勢手段としての板バネ部
１１１ｂ 斜板の機械的な最小傾角を規定する最小傾角規定手段としてのストッパ
１１１ｃ 最小傾角規定手段と付勢手段との連結手段としての連結部
１１１ｄ 連結部の内径側部分
１１７ ピストン
１１８ シュー
１１９ 吸入室
１２０ 吐出室
１２１ マフラ
１２２ 蓋部材
１２３ 連通路
１５０ スナップリング
２００ 逆止弁
３００ 容量制御弁
３０１ バルブハウジング
３０２ 第１感圧室
３０３ 弁室
３０４ 弁体
３０４ａ ソレノイドロッド
３０５ ベローズ組立体
３０７ 第２感圧室
３０８ 可動鉄心
３０９ 固定鉄心
３１１ ソレノイドケース
３１３ 電磁コイル
１０１ シリンダブロック
１０１ａ シリンダボア
１０２ フロントハウジング
１０３ バルブプレート
１０４ リアハウジング
１０５ クランク室
１０６ 駆動軸
１０７ 斜板
１０８ ロータ
１０９ 連結部
１１０ コイルバネ
１１１ 複数の付勢手段を有する板バネ
１１１ａ１、１１１ａ２、１１１ａ３ 斜板を傾角増大方向に付勢する付勢手段としての板バネ部
１１１ｂ 斜板の機械的な最小傾角を規定する最小傾角規定手段としてのストッパ
１１１ｃ 最小傾角規定手段と付勢手段との連結手段としての連結部
１１１ｄ 連結部の内径側部分
１１７ ピストン
１１８ シュー
１１９ 吸入室
１２０ 吐出室
１２１ マフラ
１２２ 蓋部材
１２３ 連通路
１５０ スナップリング
２００ 逆止弁
３００ 容量制御弁
３０１ バルブハウジング
３０２ 第１感圧室
３０３ 弁室
３０４ 弁体
３０４ａ ソレノイドロッド
３０５ ベローズ組立体
３０７ 第２感圧室
３０８ 可動鉄心
３０９ 固定鉄心
３１１ ソレノイドケース
３１３ 電磁コイル
Claims (11)
- 内部に吐出室、吸入室、クランク室およびシリンダボアが区画形成されたハウジングと、前記シリンダボア内に配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板を含む変換機構とを備え、前記クランク室と前記吸入室との圧力差を変化させることにより前記ピストンのストロークを調整して前記吸入室から前記シリンダボアに吸入された流体を圧縮して前記吐出室に吐出する可変容量圧縮機において、前記斜板に一端が当接し、前記斜板を傾角増大方向に付勢する複数の付勢手段を具備し、前記複数の付勢手段は前記斜板の傾角が小さくなるに従い付勢数が増加するように構成されていることを特徴とする可変容量圧縮機。
- 前記複数の付勢手段は、それぞれ、前記斜板の傾角が小さくなるに従い比例的に付勢力が増大するように構成されており、前記付勢数が増加することにより、前記複数の付勢手段による付勢力の増大の勾配が大きくなる、請求項１に記載の可変容量圧縮機。
- 前記複数の付勢手段を一体に連結する連結手段を具備している、請求項１に記載の可変容量圧縮機。
- 前記連結手段を前記駆動軸の軸方向に位置決めする位置決め構造が前記連結手段および前記駆動軸に形成され、前記複数の付勢手段のうち少なくとも２つは前記連結手段からの軸方向高さが異なるように設定されている、請求項３に記載の可変容量圧縮機。
- 前記複数の付勢手段が板バネからなり、該板バネは該板バネを形成する板バネ形成材からプレス成形によって形成され、前記板バネ形成材の前記板バネ以外の残部に前記連結手段が形成されている、請求項３に記載の可変容量圧縮機。
- 前記複数の付勢手段のうち少なくとも２つはバネ定数が異なるように設定されている、請求項５に記載の可変容量圧縮機。
- 前記連結手段および前記複数の付勢手段は前記駆動軸を取り囲むように形成され、前記複数の付勢手段は所定の間隔を隔ててそれぞれ先端部が前記斜板を傾角増大方向に付勢するとともに、基端部は前記連結手段と一体に連結されている、請求項３に記載の可変容量圧縮機。
- 前記複数の付勢手段のうち少なくとも２つはバネ定数が異なるように設定されている、請求項７に記載の可変容量圧縮機。
- 前記斜板の機械的な最小傾角を規定する最小傾角規定手段を具備し、前記最小傾角規定手段は前記連結手段と一体連結されている、請求項３に記載の可変容量圧縮機。
- 被圧縮流体が冷媒からなる、請求項１に記載の可変容量圧縮機。
- 車両用空調装置に用いられる、請求項１に記載の可変容量圧縮機。
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