JP2001295755A - 可変容量圧縮機のガイドピン及び可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転時において容量の変更に必要なクラ
ンク室圧を低くするとともに、ハンチングの発生を抑制
し、動力伝達をクラッチレスタイプとした場合のオフ運
転時の動力消費を減少する。 【解決手段】 ヒンジ機構22はラグプレート17のリヤ面
から突設された２本の支持アーム36と、各支持アーム36
に形成されたガイド孔37と、斜板19に固定された２本の
ガイドピン38とから構成されている。ガイドピン38は斜
板19に嵌合固着される軸部38ａと、その先端に形成され
てガイド孔37と係合する球状部38ｂとを備えている。ガ
イドピン38には、ガイドピン38を含む斜板19の可変支点
（揺動支点）回りの慣性乗積を小さくするため、球状部
38ｂの軸部38ａと反対側が開放された形状の中空部38ｃ
が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両空調
装置に適用される可変容量圧縮機のヒンジ機構を構成す
るガイドピン及び可変容量圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種の可変容量圧縮機は、シリ
ンダブロックを含むハウジングと、ハウジング内に回転
可能に設けられた駆動軸とを備えている。シリンダブロ
ックには駆動軸を取り囲むように複数のシリンダボアが
形成され、各ボアにはピストンが往復動可能に収容され
ている。駆動軸上には、特殊な作動連結機構（ヒンジ機
構）を介して斜板（カムプレート）が、駆動軸と同期回
転可能で且つ駆動軸の軸線方向へのスライド移動を伴い
ながら駆動軸に対して傾動可能となるように設けられて
いる。斜板の外周部は各ピストンに対して係留されてい
る。そして、駆動軸に対し傾斜状態の斜板が駆動軸と共
に回転することで、駆動軸の回転運動がピストンの往復
直線運動に変換され、各シリンダボアにおいてガスの吸
入及び圧縮が行われる。そして、斜板が収容されたクラ
ンク室内の圧力を制御することにより斜板の傾角を制御
してピストンのストロークを変更して吐出容量を変更す
るようになっている。

【０００３】図９に特開平１１−９３８３３号公報に開
示された斜板と駆動軸との作動連結機構の一例を示す。
駆動軸６１にはクランク室６２内においてロータ（ラグ
プレート）６３が固定され、そのリヤ面からは一対の支
持アーム６４が突設されている。支持アーム６４には、
該アームをロータ６３のほぼ径方向に貫通するガイド孔
６５が形成されている。

【０００４】クランク室６２内には駆動軸６１上におい
てロータ６３の後方に斜板（カムプレート）６６が配設
されている。斜板６６は軽量化及びシューとの焼付き防
止のため、アルミ系金属からなる斜板本体６７と、鉄系
金属からなる斜板ガイド６８とからなり、斜板本体６７
が斜板ガイド６８に圧入されている。斜板本体６７は外
周側の摺動面と摺接するシュー６９を介してピストン７
０に対して係留されている。

【０００５】斜板ガイド６８には一対のガイドピン７１
の基端が嵌合固着されている。ガイドピン７１は先端に
ガイド孔６５と係合する球状部７１ａを備えている。支
持アーム６４、ガイド孔６５及びガイドピン７１がヒン
ジ機構を構成する。そして、クランク室６２内の圧力が
変更されることにより、ピストン７０の上死点が変更せ
ずにそのストローク量が変化するように斜板６６の傾角
が変更されてピストン７０のストロークが変更される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記のように構成され
たヒンジ機構を備えた圧縮機では、斜板６６には斜板６
６が回転される際の遠心力に起因する回転運動のモーメ
ント、吸入行程及び圧縮行程にある全てのシリンダボア
の内圧と、クランク室６２の圧力（クランク圧Ｐｃ）と
の相互関係に基づいて発生するモーメント等が作用し、
そのバランスに基づいて斜板６６の傾角が決定される。
ヒンジ機構を構成するガイドピン７１の質量は遠心力に
起因するモーメントに影響を及ぼし、斜板６６の傾角が
大きくなる方向へ作用する。

【０００７】斜板６６の回転によって生じるモーメント
は、斜板６６における揺動軸を含むとともに駆動軸６１
の軸心に直交する平面と、該軸心との交点を原点とし、
前記軸心と一致する軸を有した直角座標系（ｘ，ｙ，
ｚ）におけるｘｚ平面及びｙｚ平面に対する斜板６６の
慣性乗積Ｉ_xyと、駆動軸６１の角速度の二乗を掛け合わ
せたものになる（例えば、特開平７−２９３４２９号公
報）。慣性乗積Ｉ_xyは、Ｉ_xy＝∫ｘｙｄｍで表される。
なお、前記直角座標系のｙ軸は駆動軸６１の軸心と一致
し、ｚ軸は前記揺動軸と一致する。

【０００８】従って、ガイドピン７１の質量が大きい
と、高速回転時にその影響が大きくなり、クランク圧Ｐ
ｃを高めて斜板６６の傾角を小さくするように制御する
際、可変に必要なクランク圧Ｐｃが高くなる。その結
果、ハンチングが発生したり、シール部材の背圧が高く
なることによるゴムリップの摩耗が進行し易くなる。ま
た、圧縮機への動力伝達をクラッチレスタイプとした場
合は、オフ運転時、即ち最小容量運転時の動力消費が増
加するという問題もある。

【０００９】そして、アルミ系金属で形成した斜板本体
６７を鉄系の斜板ガイド６８に嵌合する構成の場合は、
斜板６６の圧入強度を確保するために、斜板本体６７か
らガイドピン７１の球状部７１ａまでの距離、即ち前記
直交座標系のｘｚ平面からの距離が、斜板６６全体を鉄
系金属で形成した場合に比較して２割程度大きくなる。
その結果、前記モーメントの影響がより大きくなる。

【００１０】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その第１の目的は、高速回転時において容
量の変更に必要なクランク室圧を低くできるとともに、
ハンチングの発生を抑制でき、動力伝達をクラッチレス
タイプとした場合のオフ運転時の動力消費を減少するこ
とができる可変容量圧縮機のガイドピンを提供すること
にある。また、第２の目的は前記ガイドピンを備えた可
変容量圧縮機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るために、請求項１に記載の発明では、クランク室、吸
入室、吐出室及びそれら各室と連通されたシリンダボア
を備えたハウジングと、前記シリンダボア内に往復動可
能に収容されたピストンと、前記クランク室内に回転可
能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転運動を前記
ピストンの往復運動に変換するため前記ピストンと作動
連結されるとともに前記駆動軸に貫通された状態で前記
クランク室内に配設されたカムプレートと、前記駆動軸
に一体回転可能に固定された回転支持体と、前記回転支
持体と前記カムプレートとの間に介在されたヒンジ機構
とを備え、前記クランク室内の圧力を制御することによ
り前記カムプレートの傾角を制御して前記ピストンの往
復動に伴う前記シリンダボアから前記吐出室への吐出容
量を変化させる可変容量圧縮機において、前記ヒンジ機
構を構成し、前記回転支持体の回転運動を前記カムプレ
ート側に伝達するとともに、前記カムプレートが前記駆
動軸上をスライドしつつ傾動するのを許容するガイドピ
ンを、該ガイドピンを含む前記カムプレートの可変支点
回りの慣性乗積を小さくするため、少なくとも一部を中
空にした。なお、カムプレートの傾角とは駆動軸に直交
する仮想平面とカムプレートとが成す角度を意味する。

【００１２】この発明によれば、駆動軸の回転が回転支
持体及びヒンジ機構を介してカムプレートに伝達され、
カムプレートが駆動軸と一体に回転される。カムプレー
トにはカムプレートの回転時の遠心力に起因する回転運
動のモーメント、吸入行程及び圧縮行程にある全てのシ
リンダボアの内圧と、クランク室の圧力（クランク圧Ｐ
ｃ）との相互関係に基づいて発生するモーメント等が作
用し、そのバランスに基づいてカムプレートの傾角が決
定される。ヒンジ機構を構成するガイドピンの質量は遠
心力に起因するモーメントに影響を及ぼし、カムプレー
トの傾角が大きくなる方向へ作用する。そして、ガイド
ピンの質量が大きいと、高速回転時にその影響が大きく
なり、クランク圧を高めてカムプレートの傾角を小さく
するように制御する際、可変に必要なクランク圧が高く
なる。しかし、この発明では、ガイドピンの少なくとも
一部を中空にしたため、ガイドピンを含むカムプレート
の可変支点回りの慣性乗積が小さくなって、カムプレー
トの傾角を大きくする方向への影響が小さくなり、高速
運転時での容量変更時にクランク圧Ｐｃを低くでき、制
御の際のハンチングを抑制できるとともにリップシール
の寿命を伸ばすことができる。また、動力伝達をクラッ
チレスタイプとした場合のオフ運転時の動力消費を減少
することができる。

【００１３】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記ヒンジ機構は、前記回転支持体
に前記カムプレート側に向かって延びるように形成され
た支持アームと、該支持アームに形成されたガイド部
と、前記カムプレートに固定されるとともに、前記カム
プレートに嵌合固着される軸部と、その先端に形成され
前記ガイド部と係合するとともに前記軸部より大径の球
状部とを備えたガイドピンとを備え、該ガイドピンの少
なくとも前記球状部の一部を中空にした。

【００１４】この発明によれば、ヒンジ機構を構成する
ガイドピンはその先端側に位置する球状部において支持
アームのガイド部と係合して傾動する。従って、ガイド
部は単純な円筒面に形成するだけで、カムプレートが駆
動軸上をスライドしながら傾動する際にその移動を円滑
に案内することができる。そして、ガイドピンの一部を
中空化する際、前記慣性乗積の値に影響が大きいガイド
ピンの先端に位置する球状部の一部を中空にするため、
同じ重量であっても基端側を中空にするのに比較して効
果が大きくなる。

【００１５】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記ガイドピンには、前記球状部の
前記軸部と反対側が開放されるとともに、該球状部のほ
ぼ中央まで至る中空部が形成されている。従って、この
発明では、請求項２に記載の発明に比較して、ガイドピ
ンを含むカムプレートの可変支点回りの慣性乗積が小さ
くなって、高速運転時での容量変更時に必要なクランク
圧Ｐｃをより低くでき、制御の際のハンチングをより抑
制できるとともにリップシールの寿命を伸ばすことがで
きる。

【００１６】請求項４に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記ガイドピンには、前記球状部の
前記軸部と反対側が開放されるとともに、前記軸部に達
する中空部が形成されている。従って、この発明では、
ガイドピンがさらに軽量化され、前記効果がより大きく
な。

【００１７】請求項５に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記ガイドピンには、前記球状部の
前記軸部と反対側が開放されるとともに、前記軸部の前
記カムプレートに対する嵌合部付近まで延びる中空部が
形成されている。従って、この発明では、請求項４に記
載の発明に比較してさらに効果が大きくなる。

【００１８】請求項６に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記ヒンジ機構は、前記カムプレー
トに前記回転支持体側に向かって設けられたスイングア
ームと、前記回転支持体に設けられた支持アームと、前
記スイングアーム及び前記支持アームの一方のアームに
設けられたガイド孔と、他方のアームに形成された取付
け孔と、該取付け孔を貫通するとともに突出部が前記ガ
イド孔に挿入されたガイドピンとを備え、該ガイドピン
の少なくとも一部を中空にした。

【００１９】従って、この発明では、ヒンジ機構を構成
するガイドピンがガイド孔に沿って移動することによ
り、カムプレートが駆動軸上をスライドしながら傾動す
るのを案内する。ガイドピンは直線状の単純形状でよ
く、球状部を形成する場合に比較して製造が簡単にな
る。

【００２０】請求項７に記載の発明では、請求項６に記
載の発明において、前記ガイド孔は前記支持アームに形
成され、前記取付け孔は前記スイングアームに形成され
ている。従って、この発明では、ガイド孔をスイングア
ームに設ける構成に比較して、カムプレートの構造が簡
単になる。

【００２１】請求項８に記載の発明では、請求項７に記
載の発明において、前記スイングアームは前記支持アー
ムを挟むように一対設けられ、前記ガイドピンは前記ス
イングアームの取付け孔と対応する両端部が充実状態に
形成されている。従って、この発明では、ガイドピンに
対して圧縮反力が大きく作用する取付け孔と対応する両
端部の強度が高くなり、ガイドピンの寿命が延びる。

【００２２】請求項９に記載の発明では、請求項１〜請
求項８のいずれか一項に記載の発明において、前記ガイ
ドピンは鍛造により形成されている。従って、この発明
では、ガイドピンの中空部を切削加工で形成した場合に
比較して、強度が高くなるとともに、製造コストが安く
なる。

【００２３】請求項１０に記載の発明の可変容量圧縮機
では、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の前記
ヒンジ機構及び前記ガイドピンを備えた。従って、この
発明によれば、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記
載の発明と同様な作用効果が得られる。

【００２４】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を車輌用空調装置の可変容量圧縮機に具体化した第１
の実施の形態を図１〜図３に従って説明する。

【００２５】図１に示すように、圧縮機１０は、シリン
ダブロック１１と、その前端に接合固定されたフロント
ハウジング１２と、シリンダブロック１１の後端に弁・
ポート形成体１３を介して接合固定されたリヤハウジン
グ１４とを備えている。両ハウジング１２，１４、弁・
ポート形成体１３及びシリンダブロック１１は複数の通
しボルト（１本のみ図示）によって相互に接合固定され
ている。クランク室１５は、シリンダブロック１１とフ
ロントハウジング１２とで囲まれた領域に区画されてい
る。

【００２６】駆動軸１６は、クランク室１５を挿通する
ようにして、シリンダブロック１１及びフロントハウジ
ング１２にベアリングを介して回転可能に支持されてい
る。回転支持体としてのラグプレート１７は、クランク
室１５において駆動軸１６に一体回転可能に固定されて
いる。ラグプレート１７はスラストベアリング１８を介
してフロントハウジング１２の内壁面に接している。

【００２７】カムプレートとしての斜板１９は、軽量化
及び鉄系金属からなるシュー２３ａとの焼付き防止のた
め、アルミ系金属製の斜板本体２０と、鉄系金属製の斜
板ガイド２１とからなり、斜板本体２０が斜板ガイド２
１に圧入されている。斜板ガイド２１には貫通孔２１ａ
が形成され、斜板１９は貫通孔２１ａに駆動軸１６が貫
通された状態でクランク室１５内に配設されている。ヒ
ンジ機構２２は、ラグプレート１７と斜板１９との間に
介在されている。従って、斜板１９は、ヒンジ機構２２
を介したラグプレート１７との間でのヒンジ連結及び駆
動軸１６の支持により、ラグプレート１７及び駆動軸１
６と同期回転可能で、かつ駆動軸１６の軸線方向へのス
ライド移動を伴いながら駆動軸１６に対し傾動可能とな
っている。

【００２８】斜板ガイド２１には、駆動軸１６を挟んで
ヒンジ機構２２と反対側にカウンタウェイト部２１ｂが
一体に形成されている。駆動軸１６上にはラグプレート
１７と斜板ガイド２１との間に押圧ばね１６ａが巻装さ
れている。押圧ばね１６ａは斜板１９をシリンダブロッ
ク１１に接近する方向（即ち、傾角減少方向）に付勢す
る。

【００２９】複数（図面には一つのみ示す）のシリンダ
ボア１１ａは、駆動軸１６を等角度間隔にて取り囲むよ
うにしてシリンダブロック１１に形成されている。片頭
型のピストン２３は、各シリンダボア１１ａに往復動可
能に収容されている。シリンダボア１１ａの前後開口
は、弁・ポート形成体１３及びピストン２３によって閉
塞されており、シリンダボア１１ａ内にはピストン２３
の往復動に応じて体積変化する圧縮室１１ｂが区画され
ている。ピストン２３はシュー２３ａを介して斜板１９
の周縁部に係留されている。従って、駆動軸１６の回転
に伴う斜板１９の回転運動が、シュー２３ａを介してピ
ストン２３の往復運動に変換される。

【００３０】駆動軸１６は、動力伝達機構２４を介して
エンジン２５に作動連結されている。動力伝達機構２４
は、外部からの電気制御によって動力の伝達／遮断を選
択可能なクラッチ機構（例えば電磁クラッチ）であって
もよく、又は、そのようなクラッチ機構を持たない常時
伝達型のクラッチレス機構（例えばベルト／プーリの組
合せ）であってもよい。なお、本実施形態では、クラッ
チレスタイプの動力伝達機構２４が採用されている。

【００３１】リヤハウジング１４内には吸入室２６と、
吸入室２６を取り囲むほぼ環状の吐出室２７とがそれぞ
れ区画形成されている。弁・ポート形成体１３には各シ
リンダボア１１ａに対応して、吸入ポート２８、同ポー
ト２８を開閉する吸入弁２９、吐出ポート３０、及び同
ポート３０を開閉する吐出弁３１が形成されている。吸
入室２６と吐出室２７とは外部冷媒回路３２によって接
続されている。

【００３２】シリンダブロック１１、弁・ポート形成体
１３及びリヤハウジング１４には、クランク室１５と吐
出室２７とを連通する給気通路３３と、クランク室１５
と吸入室２６とを連通した抽気通路３４とが設けられて
いる。給気通路３３の途中には、制御弁３５が設けられ
ている。この制御弁３５は例えば、特開平９−２６８９
７３号公報に開示された制御弁と同様に構成され、吸入
圧力を検知して変位するベローズと、電磁力を発生可能
なソレノイドと、ベローズの変位とソレノイドの電磁力
により給気通路３３の開度を制御する弁機構（いずれも
図示せず）とを備えている。

【００３３】この制御弁３５では、吸入室２６の圧力が
所定圧力以下になると、ベローズが変位して給気通路３
３が開放され、所定圧力より大きい場合は閉鎖状態に保
持される。圧縮機の吐出容量は、制御弁３５によってク
ランク室の圧力（クランク圧）Ｐｃを制御することで可
変調節される。即ち、吸入室２６の圧力が小さい場合
は、制御弁３５の弁開度が大きくなってクランク圧Ｐｃ
が高め誘導され、斜板１９の傾角（駆動軸１６と直交す
る平面と斜板１９とのなす角度）が小さくなり、各ピス
トン２３のストロークが小さくなって吐出容量が減少す
る。他方、吸入室２６の圧力が大きい場合は、弁開度が
小さくなってクランク圧Ｐｃが低め誘導され、斜板１９
の傾角が大きくなり、各ピストン２３のストロークが大
きくなって吐出容量が増大する。

【００３４】次にヒンジ機構２２についてより詳細に説
明する。ヒンジ機構２２は、ラグプレート１７のリヤ面
から突設された２本の支持アーム３６（１本のみ図示）
と、各支持アーム３６に形成されたガイド部としてのガ
イド孔３７と、斜板１９に固定された２本のガイドピン
３８とから構成されている。各ガイド孔３７は円柱状に
形成されている。両ガイドピン３８は駆動軸１６を挟ん
で左右に並んで配設され、それぞれ支持アーム３６に対
応しており、一つの支持アーム３６と一つのガイドピン
３８とが組み合わさってヒンジ機構の最小単位（一組）
が構成される。２本のガイドピン３８は、形状及び寸法
においても全く等価であり、取付け位置及び方向におい
て駆動軸１６を挟んだ対称性を有している。

【００３５】各ガイドピン３８は、斜板１９に嵌合固着
される軸部３８ａと、その先端に形成されてガイド孔３
７と係合する球状部３８ｂとを備えている。球状部３８
ｂは軸部３８ａより大径に形成されるとともに、軸部３
８ａと反対側も平面状に削られた形状に形成されてい
る。そして、ガイドピン３８は、少なくとも球状部３８
ｂの一部が中空に形成されている。ガイドピン３８は、
例えばヘッダーやフォーマを使用した鍛造で形成され
る。

【００３６】ガイドピン３８の中空部３８ｃは、球状部
３８ｂの軸部３８ａと反対側が開放された形状に形成さ
れている。例えば、図２（ａ）に示すように、開口部と
反対側が球状部３８ｂのほぼ中央まで至る形状、図２
（ｂ）に示すように、軸部３８ａに達する形状、図２
（ｃ）に示すように、軸部３８ａの斜板ガイド２１に対
する嵌合部付近まで延びる形状に形成されている。即
ち、ガイドピン３８の軸方向の質量は図２の（ａ）＞
（ｂ）＞（ｃ）の順に小さくなる。なお、ガイドピン３
８を含む斜板１９の形状は、特開平７−２９３４２９号
公報に開示された物と同様に、斜板１９における揺動軸
を含むとともに駆動軸１６の軸心に直交する平面と、該
軸心との交点を原点とし、前記軸心と一致する軸を有し
た直角座標系（ｘ，ｙ，ｚ）におけるｘｚ平面及びｙｚ
平面に対する斜板１９の慣性乗積Ｉ_xyが、図４に示すよ
うに斜板１９の傾角が０度の状態で自己の回転により容
量が増加する方向に傾角を増加させるモーメントＭを生
じるように設定されている。

【００３７】次に前記のように構成された圧縮機の作用
を説明する。駆動軸１６の回転に伴い斜板１９が一体回
転し、斜板１９の回転運動がシュー２３ａを介して各ピ
ストン２３の往復運動に変換される。この駆動の継続に
よって圧縮室１１ｂでは、冷媒の吸入、圧縮及び吐出が
順次繰り返される。外部冷媒回路３２から吸入室２６に
供給された冷媒は、吸入ポート２８を介して圧縮室１１
ｂに吸入され、ピストン２３の移動による圧縮作用を受
けた後、吐出ポート３０を介して吐出室２７に吐出され
る。吐出室２７に吐出された冷媒は、吐出孔から外部冷
媒回路３２に送り出される。

【００３８】そして、制御弁３５の開度が冷房負荷に応
じて調整され、吐出室２７とクランク室１５との連通状
態が変更される。冷房負荷が高く吸入室２６の圧力が高
い状態では、制御弁３５の開度は小さくなり、クランク
室１５の圧力（クランク圧Ｐｃ）が小さくなって斜板１
９の傾角が大きくなる。そして、ピストン２３のストロ
ークが大きくなって圧縮機１０が大容量で運転される。
冷房負荷が低く吸入室２６の圧力が低い状態では、制御
弁３５の開度が大きくなり、クランク圧Ｐｃが大きくな
って斜板１９の傾角が小さくなる。そして、ピストン２
３のストロークが小さくなって圧縮機１０が小容量で運
転される。

【００３９】斜板１９には、吸入行程及び圧縮行程にあ
る全てのシリンダボアの内圧と、クランク室の圧力（ク
ランク圧Ｐｃ）との相互関係に基づいて発生するモーメ
ントと、斜板１９の回転時の遠心力に起因する回転運動
のモーメントと、押圧ばね１６ａの付勢力等が作用し、
そのバランスに基づいて斜板１９の傾角が決定される。

【００４０】斜板１９の回転によって生じるモーメント
は、斜板１９における揺動軸Ｓを含むとともに駆動軸１
６の軸心に直交する平面と、該軸心との交点を原点Ｏと
し、前記軸心と一致する軸を有した直角座標系（ｘ，
ｙ，ｚ）におけるｘｚ平面及びｙｚ平面に対する斜板１
９の慣性乗積Ｉ_xyと、駆動軸１６の角速度ωの二乗を掛
け合わせたものになる。

【００４１】図３（ａ）に示すように、前記直角座標系
のｙ軸は駆動軸１６の軸心と一致し、ｚ軸は前記揺動軸
Ｓと平行で、ｘ軸はｙ軸及びｚ軸に直交する。ｘ軸は上
死点側を正とし、ｙ軸はフロント側を正とすると、慣性
乗積Ｉ_xyは、Ｉ_xy＝∫ｘｙｄｍで表される。ここでｄｍ
はガイドピンを含む斜板１９の微小質量である。従っ
て、ピストン２３の径、数、位置等が同じで、斜板１９
の径も同じでガイドピン３８の外形が同じで、回転速度
（角速度ω）が同じ場合でも、ガイドピン３８の斜板本
体２０を含む平面（ｘｚ面）からの距離により前記回転
運動のモーメントが異なる。

【００４２】斜板１９をアルミ系金属製の斜板本体２０
が鉄系金属製の斜板ガイド２１に圧入固定された構成と
した場合は、圧入しろを確保するため、図３（ａ）に示
すように、ガイドピン３８の球状部３８ｂの中心とｘｙ
平面との距離Ｌが、図３（ｂ）に示す、全体が鉄系金属
製の斜板１９に比較して２割程度大きくなる。その結
果、慣性乗積Ｉ_xyはガイドピン３８の形状が同じ場合で
も、鉄系金属製の斜板１９より大幅に大きくなる。

【００４３】最小傾斜角付近における斜板１９の回転に
よって生じるモーメントＭは、斜板１９の傾角が大きく
なる方向へ作用する。従って、慣性乗積Ｉ_xyが大きい
と、高速回転時にその影響が大きくなり、クランク圧Ｐ
ｃを高めて斜板１９の傾角を小さくするように制御する
際、可変に必要なクランク圧Ｐｃが高くなる。そして、
ガイドピン３８の質量が同じ場合でも、ｘｙ平面からの
距離が大きい部分の質量、即ちガイドピン３８の先端側
の質量が大きい方が慣性乗積Ｉ_xyが大きくなる。

【００４４】この実施の形態ではガイドピン３８の先端
の球状部３８ｂの質量が小さくなるように、中空部３８
ｃが形成されているため、ガイドピン３８の質量が同じ
でも中空部３８ｃが形成されていない従来のものに比較
して慣性乗積Ｉ_xyが小さくなり、斜板１９の回転に基づ
くモーメントＭも従来のモーメントＭo より小さくな
る。（図４参照）これにより、斜板１９の傾角を変更す
るのに必要なクランク圧Ｐｃが低くなる。傾角を変更す
るのに必要なクランク圧Ｐｃが高い場合は、所望の傾角
に調整しても圧縮負荷の少しの変動で傾角がずれ易くな
り、ハンチングが発生し易いが、前記必要なクランク圧
Ｐｃが低くなることによりハンチングが発生し難くな
る。このことは、図４に示されるように斜板１９の傾角
に対するモーメントＭの変化率が、従来のガイドピンを
備えた斜板におけるモーメントＭo より小さいことから
も理解できる。ガイドピン３９の軽量化はカウンタウェ
イト部２１ｂの軽量化に繋がり、斜板１９の回転モータ
Ｍの変化率の低減に寄与する。

【００４５】この実施の形態は以下に示す効果を有す
る。 （１） ヒンジ機構２２を構成するガイドピン３８の少
なくとも一部が中空に形成されているため、ガイドピン
３８を含む斜板１９の駆動軸１６との一体回転に伴う回
転モーメントに影響を与えるガイドピン３８の部分の慣
性乗積が小さくなる。その結果、高速回転時において容
量の変更に必要なクランク圧Ｐｃを低くできるととも
に、ハンチングの発生を抑制できる。また、動力伝達を
クラッチレスタイプとした場合に、オフ運転時の斜板１
９の傾角が０度に近くなり動力消費を減少することがで
きる。また、吐出孔より下流側に逆止め弁を設けた場
合、その開弁圧を下げることができ、性能が向上する。

【００４６】（２） ヒンジ機構２２は、ラグプレート
１７に突設された支持アーム３６のガイド孔３７に、斜
板１９に突設されたガイドピン３８の球状部３８ｂが係
合する構成となっている。従って、ガイド孔３７は単純
な円筒面に形成するだけで、斜板１９が駆動軸１６上を
スライドしながら傾動する際に、その移動を円滑に案内
することができる。

【００４７】（３） ガイドピン３８の一部を中空化す
る際、慣性乗積Ｉ_xyの値に影響が大きいガイドピン３８
の先端に位置する球状部３８ｂの一部を中空にするた
め、同じ重量であっても基端側を中空にするのに比較し
て効果が大きくなる。

【００４８】（４） ガイドピン３８に形成する中空部
３８ｃの形状を、球状部３８ｂの軸部３８ａと反対側が
開放される形状とし、その深さを変えることでガイドピ
ン３８の先端側の質量を小さくした。従って、中空部３
８ｃの深さを変えることで慣性乗積Ｉ_xyの値を変更でき
る。また、中空部３８ｃの加工が容易となる。

【００４９】（５） ガイドピン３８の球状部３８ｂの
形状が、軸部３８ａと反対側も切り落とした形状に形成
されているため、軸部３８ａと反対側が球状の従来のガ
イドピンに比較して、球状部３８ｂの曲率が同じでも慣
性乗積Ｉ_xyの値が小さくなる。

【００５０】（６） ガイドピン３８は鍛造により形成
されている。従って、ガイドピン３８の中空部３８ｃを
切削加工で形成した場合に比較して、強度が高くなる。
また、ガイドピン３８をヘッダーやフォーマで製造すれ
ば、量産性も確保できる。

【００５１】（７） 斜板１９が、アルミ系金属製の斜
板本体２０と、鉄系金属製の斜板ガイド２１とから構成
されているため、斜板１９全体を鉄系金属製とした場合
に比較して、斜板１９全体が軽量となり、圧縮機の軽量
化を図り得る。

【００５２】（８） 斜板１９が、その貫通孔２１ａを
介して駆動軸１６に直接支持される構成である。従っ
て、斜板１９と駆動軸１６との間に、例えば、駆動軸１
６上をスライド移動可能に配設されるスリーブ、及びこ
のスリーブに突設されて斜板を傾動可能に支持する枢軸
ピンを設ける必要がないため、部品点数の削減を実現す
ることができる。

【００５３】（第２の実施形態）次に、第２の実施の形
態を図５及び図６に基づいて説明する。この実施の形態
ではヒンジ機構２２の構成が前記実施の形態と異なって
おり、その他の構成は基本的に前記実施の形態と同じで
ある。従って、同一部分は同一符号を付して説明を省略
し、異なる点についてのみ説明する。

【００５４】図５に示すように、駆動軸１６にはスリー
ブ３９が摺動可能に設けられ、斜板ガイド２１はスリー
ブ３９に突設された一対の支軸４０（一方のみ図示）を
介して傾動可能に支持されている。支軸４０は駆動軸１
６と直交する方向に突設されている。

【００５５】ヒンジ機構２２は、ラグプレート１７側に
向かって斜板ガイド２１に設けられたスイングアーム４
１と、ラグプレート１７に設けられた支持アーム４２
と、両アーム４１，４２を連結するガイドピン４３とを
備えている。スイングアーム４１は支持アーム４２を挟
むように一対設けられ、支持アーム４２にガイド孔４４
が形成されている。スイングアーム４１には支軸４０と
平行に延びる取付け孔４５が形成され、ガイドピン４３
は取付け孔４５を貫通するとともに突出部（両端部）が
ガイド孔４４に挿入された状態で取付け孔４５に圧入固
定されている。ガイド孔４４は斜板傾角が変化してもピ
ストン２３の上死点位置が実質的に変化しないように、
斜板１９側に向かうにつれて、駆動軸１６の軸線に対し
て外方から近づくように延在される長孔状をなしてい
る。ガイドピン４３は円筒パイプにより形成され、全体
が中空に形成されている。

【００５６】この実施の形態のヒンジ機構２２では、ガ
イド孔４４に沿ってガイドピン４３が移動することによ
り、斜板１９がラグプレート１７と一体回転するととも
に、斜板１９が駆動軸１６上をスライドしながら傾動す
るのが案内される。

【００５７】従って、この実施の形態では、前記実施の
形態の（１）及び（７）の効果の他に次の効果を有す
る。 （９） ヒンジ機構２２を構成するガイドピン４３は、
ガイド孔４４に沿って移動することにより、斜板１９が
駆動軸１６上をスライドしながら傾動するのを案内す
る。従って、ガイドピン４３は直線状の単純形状でよ
く、球状部を形成する場合に比較して製造が簡単にな
る。

【００５８】（１０） ガイド孔４４が支持アーム４２
に形成され、取付け孔４５がスイングアーム４１に形成
されている。従って、ガイド孔４４をスイングアーム４
１に設ける構成に比較して、斜板１９の構造が簡単にな
る。

【００５９】なお、実施の形態は前記に限定されるもの
ではなく、例えば次のように構成してもよい。 ○ 第１の実施の形態のように球状部３８ｂを有するガ
イドピン３８を使用する構成において、ガイドピン３８
の形状を、図７（ａ），（ｂ）に示すように中空部３８
ｃがガイドピン３８を貫通する形状としてもよい。ま
た、図７（ｃ）に示すように中空部３８ｃがガイドピン
３８を貫通する形状にするとともに、軸部３８ａの先端
の圧入部に割り３８ｄを形成してもよい。この場合、軸
部３８ａの外径公差を大きくすることができる。

【００６０】○ 第２の実施の形態において、ガイドピ
ン４３として単純なパイプ形状ではなく、図８（ａ）に
示すように、中空部４３ａがガイドピン４３の両側に存
在する形状としたり、図８（ｂ）に示すように、スイン
グアーム４１の取付け孔４５と対応する両端部が充実状
態に形成された形状としてもよい。ガイドピン４３の両
端部を充実状態に形成した場合は、ガイドピン４３に対
して圧縮反力が大きく作用する取付け孔４５と対応する
両端部の強度が高くなり、ガイドピン４３の寿命が延び
る。

【００６１】○ 第１の実施の形態において斜板１９を
第２の実施の形態のように駆動軸１６に摺動可能に設け
られたスリーブ３９に支軸４０を介して揺動可能に設け
てもよい。また、第２の実施の形態において第１の実施
の形態と同様に斜板ガイド２１に形成された貫通孔２１
ａを駆動軸１６が貫通する状態で斜板１９を駆動軸１６
に支持する構成としてもよい。また、駆動軸１６に球面
スリーブを摺動可能に設け、該球面スリーブの外周面に
斜板１９を支承してもよい。

【００６２】○ ヒンジ機構２２を構成する支持アーム
３６及びガイドピン３８、又は支持アーム４２、スイン
グアーム４１、ガイドピン４３及びガイド孔４４の組み
は２組に限らず、１組であってもよいが、回転バランス
や駆動力伝達の安定性の点から２組あった方が好まし
い。

【００６３】○ 斜板１９を鉄系金属等の１種類のみの
金属で構成してもよい。この場合、圧入しろが不要とな
ってガイドピン３８とｘｚ平面との距離を小さくできる
ため、ガイドピン３８を中空に形成する効果と相俟って
慣性乗積Ｉ_xyをより小さくできる。斜板１９の材質がシ
ュー２３ａの材質と同じ場合は、焼付き防止のため、斜
板１９のシュー２３ａとの摺動部に焼付き防止用の表面
処理（例えばアルミニウム溶射）を行う。

【００６４】○ 第２の実施の形態のヒンジ機構２２に
おいて、ガイド孔４４をスイングアーム４１側に設け、
取付け孔４５を支持アーム４２側に設けてもよい。 ○ ガイドピン３８を鍛造ではなく、切削加工や鋳造で
製造してもよい。

【００６５】○ 本発明をワッブルタイプの可変容量圧
縮機に適用してもよい。前記各実施の形態から把握され
る請求項記載以外の技術的思想について、以下にその効
果とともに記載する。

【００６６】（１） 請求項２〜請求項５のいずれか一
項に記載の発明において、前記球状部の形状が、軸部と
反対側も切り落とした形状に形成されている。この場
合、球状部の重量が小さくなって慣性乗積Ｉ_xyの値がよ
り小さくなる。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
９に記載の発明のガイドピンを備えた圧縮機及び請求項
１０に記載の発明によれば、高速回転時において容量の
変更に必要なクランク室圧を低くできるとともに、ハン
チングの発生を抑制でき、動力伝達をクラッチレスタイ
プとした場合のオフ運転時の動力消費を減少することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態の圧縮機の断面図。

【図２】 ガイドピンの断面図。

【図３】 作用を説明する斜板の模式断面図。

【図４】 斜板の傾角とモーメントの関係を示すグラ
フ。

【図５】 第２の実施の形態のヒンジ機構を示す部分断
面図。

【図６】 同じく図５のＡ矢視図。

【図７】 （ａ），（ｂ）は第１の実施の形態に使用す
るガイドピンの別の実施の形態の断面図、（ｃ）は同じ
く斜視図。

【図８】 （ａ）は第２の実施の形態に使用するガイド
ピンの別の実施の形態の断面図、（ｂ）は同じく斜視
図。

【図９】 従来技術の可変容量圧縮機の部分断面図。

【符号の説明】

１０…圧縮機、１１…ハウジングを構成するシリンダブ
ロック、１１ａ…シリンダボア、１２…フロントハウジ
ング、１４…リヤハウジング、１５…クランク室、１６
…駆動軸、１７…回転支持体としてのラグプレート、１
９…カムプレートとしての斜板、２２…ヒンジ機構、２
３…ピストン、２６…吸入室、２７…吐出室、３６，４
２…支持アーム、３７，４４…ガイド部としてのガイド
孔、３８…ガイドピン、３８ａ…軸部、３８ｂ…球状
部、３９ｃ…中空部、４１…スイングアーム、４３…ガ
イドピン、４３ａ…中空部、４５…取付孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 正伸 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H076 AA06 BB32 BB38 BB43 CC12 CC18 CC19 CC20 CC83

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク室、吸入室、吐出室及びそれら
   各室と連通されたシリンダボアを備えたハウジングと、 前記シリンダボア内に往復動可能に収容されたピストン
   と、 前記クランク室内に回転可能に支持された駆動軸と、 前記駆動軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換
   するため前記ピストンと作動連結されるとともに前記駆
   動軸に貫通された状態で前記クランク室内に配設された
   カムプレートと、 前記駆動軸に一体回転可能に固定された回転支持体と、 前記回転支持体と前記カムプレートとの間に介在された
   ヒンジ機構とを備え、 前記クランク室内の圧力を制御することにより前記カム
   プレートの傾角を制御して前記ピストンの往復動に伴う
   前記シリンダボアから前記吐出室への吐出容量を変化さ
   せる可変容量圧縮機において、 前記ヒンジ機構を構成し、前記回転支持体の回転運動を
   前記カムプレート側に伝達するとともに、前記カムプレ
   ートが前記駆動軸上をスライドしつつ傾動するのを許容
   するガイドピンを、該ガイドピンを含む前記カムプレー
   トの可変支点回りの慣性乗積を小さくするため、少なく
   とも一部を中空にした可変容量圧縮機のガイドピン。
2. 【請求項２】 前記ヒンジ機構は、前記回転支持体に前
   記カムプレート側に向かって延びるように形成された支
   持アームと、該支持アームに形成されたガイド部と、前
   記カムプレートに固定されるとともに、前記カムプレー
   トに嵌合固着される軸部と、その先端に形成され前記ガ
   イド部と係合するとともに前記軸部より大径の球状部と
   を備えたガイドピンとを備え、該ガイドピンの少なくと
   も前記球状部の一部を中空にした請求項１に記載の可変
   容量圧縮機のガイドピン。
3. 【請求項３】 前記ガイドピンには、前記球状部の前記
   軸部と反対側が開放されるとともに、該球状部のほぼ中
   央まで至る中空部が形成されている請求項２に記載の可
   変容量圧縮機のガイドピン。
4. 【請求項４】 前記ガイドピンには、前記球状部の前記
   軸部と反対側が開放されるとともに、前記軸部に達する
   中空部が形成されている請求項２に記載の可変容量圧縮
   機のガイドピン。
5. 【請求項５】 前記ガイドピンには、前記球状部の前記
   軸部と反対側が開放されるとともに、前記軸部の前記カ
   ムプレートに対する嵌合部付近まで延びる中空部が形成
   されている請求項２に記載の可変容量圧縮機のガイドピ
   ン。
6. 【請求項６】 前記ヒンジ機構は、前記カムプレートに
   前記回転支持体側に向かって設けられたスイングアーム
   と、前記回転支持体に設けられた支持アームと、前記ス
   イングアーム及び前記支持アームの一方のアームに設け
   られたガイド孔と、他方のアームに形成された取付け孔
   と、該取付け孔を貫通するとともに突出部が前記ガイド
   孔に挿入されたガイドピンとを備え、該ガイドピンの少
   なくとも一部を中空にした請求項１に記載の可変容量圧
   縮機のガイドピン。
7. 【請求項７】 前記ガイド孔は前記支持アームに形成さ
   れ、前記取付け孔は前記スイングアームに形成されてい
   る請求項６に記載の可変容量圧縮機のガイドピン。
8. 【請求項８】 前記スイングアームは前記支持アームを
   挟むように一対設けられ、前記ガイドピンは前記スイン
   グアームの取付け孔と対応する両端部が充実状態に形成
   されている請求項７に記載の可変容量圧縮機のガイドピ
   ン。
9. 【請求項９】 前記ガイドピンは鍛造により形成されて
   いる請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の可変容
   量圧縮機のガイドピン。
10. 【請求項１０】 請求項１〜請求項９のいずれか一項に
    記載の前記ヒンジ機構及び前記ガイドピンを備えた可変
    容量圧縮機。