JP2009293479A - Swash plate type variable displacement compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、斜板式可変容量圧縮機に関し、とくに、斜板ボス部と駆動軸との接触部の構造を改良した斜板式可変容量圧縮機に関する。 The present invention relates to a swash plate type variable displacement compressor, and more particularly to a swash plate type variable displacement compressor having an improved structure of a contact portion between a swash plate boss portion and a drive shaft.
車両用空調装置の冷媒回路等において、斜板式可変容量圧縮機が使用されている。斜板式可変容量圧縮機は、例えば図７、図８にピストンストローク最大時近傍と最小時近傍の状態を例示するように、クランク室１０１内に延在し回転駆動される駆動軸１０２と、該駆動軸１０２に固定されたロータ１０３と、該ロータ１０３に変角機構１０４（例えば、ヒンジ機構）を介して駆動軸１０２に対する傾斜角を可変可能に連結された斜板１０５と、該斜板１０５を駆動軸１０２に該駆動軸１０２の軸方向に移動可能に接触させる斜板ボス部１０６とを有しており、駆動軸１０２の回転運動を、駆動軸１０２とともに回転される斜板１０５、斜板１０５に摺接される一対のシュー１０７を介してピストン１０８の往復動に変換し、斜板１０５の傾斜角の変化によってピストン１０８のストロークを変化させ圧縮容量を変化させるように構成されている。
A swash plate type variable capacity compressor is used in a refrigerant circuit of a vehicle air conditioner. The swash plate type variable capacity compressor includes a
このような斜板式可変容量圧縮機においては、図９に図７のＡ部を拡大して示すように、斜板ボス部１０６の駆動軸１０２への接触点１０９は１点のみとされ、この接触点１０９を中心にして斜板１０５の傾斜角が変化される。この接触点１０９は駆動軸１０２の表面上を軸方向に移動する。
In such a swash plate type variable capacity compressor, as shown in FIG. 9 by enlarging the portion A of FIG. 7, the
昨今、例えば自動車の低燃費化に伴い、車両用空調装置における圧縮機の高効率化が重要課題となっている。可変容量タイプの圧縮機が使用される場合、ピストン最大ストローク時での効率だけでなく、容量制御域での効率も重要である。容量制御域での効率を制御する重要なファクタのひとつがピストントップクリアランスである。圧縮機の体積効率を向上させるためには、ピストントップクリアランスは小さい方が良いが、圧縮機を駆動する力を小さくするためには、ピストントップクリアランスを大きくした方がよい場合がある。したがって、容量制御域で、ピストントップクリアランスを適切にコントロールする設計手法が求められることとなる。 In recent years, for example, with the reduction in fuel consumption of automobiles, increasing the efficiency of compressors in vehicle air conditioners has become an important issue. When a variable displacement type compressor is used, not only the efficiency at the maximum piston stroke but also the efficiency in the capacity control range is important. One of the important factors that control the efficiency in the capacity control area is the piston top clearance. In order to improve the volumetric efficiency of the compressor, the piston top clearance is preferably small, but in order to reduce the force for driving the compressor, it may be desirable to increase the piston top clearance. Therefore, a design method for appropriately controlling the piston top clearance in the capacity control region is required.
このような要望を満たすために、上記変角機構（ヒンジ機構）における長孔の形状を適切な曲線形状に設定することにより、斜板傾斜角最大時に最もピストントップクリアランスが小さくなり、斜板傾斜角が小さい領域でピストントップクリアランスが大きくなるようしした斜板式可変容量圧縮機が知られている（例えば、特許文献１）。
上記図７〜図９に示したような斜板式可変容量圧縮機では、斜板ボス部１０６と駆動軸１０２とは１点で接触しており、この接触点１０９が駆動軸１０２の軸方向に移動しながら、この接触点１０９を中心に斜板１０５の傾斜角が変化するようになっている。斜板角度が変わることによりピストンストロークが変化するとき、ピストントップ位置も、微小に変化する。ピストン押しのけ容積に対するピストントップクリアランスに対応するデッドボリュームの比は、ピストンストロークが小さい程大きくなるので、容量制御運転時にはピストントップ位置の変化が微小であっても体積効率や消費動力が大きく変わってしまうことになる。上記のような従来の斜板ボス部１０６と駆動軸１０２との接触方法では、ピストントップの位置は限定されてしまい、容量制御運転時のデッドボリューム（つまり、ピストントップクリアランス）を自由に設定することはできない。
In the swash plate type variable capacity compressor as shown in FIGS. 7 to 9, the swash
特許文献１に記載の方法では、ヒンジ機構部の加工や設計が比較的難しくなり、構造の複雑化や製造コストの上昇を招く。 In the method described in Patent Document 1, it is relatively difficult to process and design the hinge mechanism, resulting in a complicated structure and an increase in manufacturing cost.
そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、斜板ボス部と駆動軸との接触部構造の簡単な改良にて、安価に、ピストンが最大ストロークの場合から最小ストロークの場合まで性能を適切に制御できるように、斜板傾斜角が変わるときのピストントップの位置（ピストントップクリアランスの大きさ）を最適にコントロールできるようにした斜板式可変容量圧縮機を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to pay attention to the above-mentioned problems, and at a low cost, with a simple improvement of the contact portion structure between the swash plate boss portion and the drive shaft, when the piston has the maximum stroke to the minimum stroke. Is to provide a swash plate type variable displacement compressor that can optimally control the position of the piston top (the size of the piston top clearance) when the swash plate inclination angle changes so that the performance can be appropriately controlled. .
上記課題を解決するために、本発明に係る斜板式可変容量圧縮機は、クランク室内に延在し回転駆動される駆動軸と、該駆動軸に固定されたロータと、該ロータに変角機構を介して前記駆動軸に対する傾斜角を可変可能に連結された斜板と、該斜板を前記駆動軸に該駆動軸の軸方向に移動可能に接触させる斜板ボス部とを有し、前記駆動軸の回転運動を前記斜板を介してピストンの往復動に変換し、前記斜板の傾斜角の変化によって前記ピストンのストロークを変化させ圧縮容量を変化させるようにした斜板式可変容量圧縮機において、前記斜板ボス部の前記駆動軸に対面する内面の形状を、前記斜板ボス部の前記駆動軸への接触部における接触点が前記斜板の傾斜角の変化に応じて斜板の軸方向に２点以上に変化するように形成したことを特徴とするものからなる。 In order to solve the above problems, a swash plate type variable displacement compressor according to the present invention includes a drive shaft that extends into a crank chamber and is rotationally driven, a rotor fixed to the drive shaft, and a variable angle mechanism in the rotor. A swash plate that is variably connected to the drive shaft via the swash plate, and a swash plate boss portion that contacts the drive shaft so as to be movable in the axial direction of the drive shaft, A swash plate type variable displacement compressor which converts the rotational movement of the drive shaft into the reciprocating motion of the piston through the swash plate, and changes the stroke of the piston by changing the inclination angle of the swash plate to change the compression capacity. The contact point at the contact portion of the swash plate boss portion with the drive shaft is changed according to the change in the inclination angle of the swash plate. That it was formed to change more than two points in the axial direction. Consisting of those with symptoms.
このような斜板式可変容量圧縮機においては、斜板ボス部の内面形状が改良されて、斜板ボス部と駆動軸との接触点が２点もしくはこれ以上となるように設定され、ピストンストロークが大きいときと、ピストンストロークが小さいときの斜板ボス部と駆動軸との接触点が、複数の接触点間で切り替えられる。この接触点の切替により、ピストントップ位置を決める自由度が増し、例えば、上記斜板ボス部の駆動軸への接触部における接触点を、ピストンが最大ストロークのときにピストントップクリアランスが最小になるように、ピストンストロークが小さくなるに従いピストントップクリアランスが増加するように、設定することが可能になり、目標とする望ましい圧縮機の特性が容易に得られるようになる。 In such a swash plate type variable capacity compressor, the shape of the inner surface of the swash plate boss is improved, and the contact point between the swash plate boss and the drive shaft is set to two points or more, and the piston stroke The contact point between the swash plate boss and the drive shaft when the piston stroke is small is switched between the plurality of contact points. By switching the contact point, the degree of freedom in determining the piston top position is increased. For example, when the piston is at the maximum stroke, the piston top clearance is minimized at the contact point at the contact portion of the swash plate boss portion with the drive shaft. Thus, the piston top clearance can be set to increase as the piston stroke becomes smaller, and the desired desirable compressor characteristics can be easily obtained.
この本発明に係る斜板式可変容量圧縮機においては、上記接触点部分を形成する上記斜板ボス部内面部分が、Ｒ形状に形成されている構成を採ることができる。接触点部分がＲ形状に形成されることにより、上記複数の接触点間での切替を可能としつつ、各接触点での円滑な斜板の傾斜角変化、各接触点の耐磨耗性の向上等が達成される。このＲ形状に形成されている接触点部分のＲ中心は、例えば斜板の回転中心となるように設定することができる。 In the swash plate type variable capacity compressor according to the present invention, the inner surface portion of the swash plate boss portion forming the contact point portion may be formed in an R shape. By forming the contact point portion in an R shape, it is possible to switch between the plurality of contact points, while making it possible to smoothly change the inclination angle of the swash plate at each contact point, and to improve the wear resistance of each contact point. Improvements are achieved. The R center of the contact point portion formed in the R shape can be set to be the rotation center of the swash plate, for example.
また、上記Ｒ形状に形成されている接触点部分は、斜板ボス部内面自体によって形成されている構成とすることもできるし、斜板ボス部内面上に設けられ駆動軸への対面側に円弧形状部を有する部材によって形成されている構成を採用することもできる。円弧形状部を有する部材は、例えば、円筒面を有するコロ状部材や、球面を有するボール状部材で構成することが可能であり、これらの部材を複数の接触点に対応する複数箇所で、斜板ボス部内面上に保持させればよい。 Further, the contact point portion formed in the R shape may be formed by the inner surface of the swash plate boss portion itself, or provided on the inner surface of the swash plate boss portion and on the side facing the drive shaft. A configuration formed by a member having an arc-shaped portion can also be adopted. The member having the arc-shaped portion can be constituted by, for example, a roller-shaped member having a cylindrical surface or a ball-shaped member having a spherical surface, and these members are inclined at a plurality of locations corresponding to a plurality of contact points. What is necessary is just to hold | maintain on a board boss | hub part inner surface.
また、本発明に係る斜板式可変容量圧縮機においては、上記斜板ボス部および上記駆動軸の少なくとも一方に両者間の摺動抵抗を低減する表面処理が施されていることも好ましい。このような表面処理が施されていると、斜板ボス部は駆動軸上を軸方向により円滑に摺動移動できるようになる。このような表面処理として、例えば”テフロン”（登録商標）コーティングを採用できる。 In the swash plate type variable capacity compressor according to the present invention, it is preferable that at least one of the swash plate boss portion and the drive shaft is subjected to a surface treatment for reducing sliding resistance therebetween. When such a surface treatment is performed, the swash plate boss portion can be smoothly slidably moved in the axial direction on the drive shaft. As such a surface treatment, for example, “Teflon” (registered trademark) coating can be adopted.
また、上記斜板ボス部の駆動軸への接触部における複数の接触点の斜板軸方向における設定位置は、圧縮機の要求性能に応じて決定すればよいが、上述の如く、ピストンが最大ストロークのときにピストントップクリアランスが最小になるように、ピストンストロークが小さくなるに従いピストントップクリアランスが増加するように、設定されていることが好ましい。これによって、ピストン最大ストローク時には、ピストン押しのけ容積に対するピストントップクリアランスに対応するデッドボリュームの比率を小さくして圧縮機の体積効率を向上することができ、ピストンストロークがピストン最大ストローク時よりは小さくなる容量制御運転時には、ピストントップクリアランスを適切に大きくして、圧縮機駆動のための消費動力を低減することが可能になる。 Further, the setting positions in the swash plate axis direction of the plurality of contact points in the contact portion of the swash plate boss portion with the drive shaft may be determined according to the required performance of the compressor. It is preferable to set the piston top clearance so that the piston top clearance increases as the piston stroke decreases so that the piston top clearance becomes minimum during the stroke. This makes it possible to improve the volume efficiency of the compressor by reducing the ratio of the dead volume corresponding to the piston top clearance to the piston displacement at the maximum piston stroke, and the capacity at which the piston stroke is smaller than that at the maximum piston stroke. During the control operation, it is possible to appropriately increase the piston top clearance to reduce power consumption for driving the compressor.
このような本発明に係る斜板式可変容量圧縮機は、あらゆる用途に使用可能であるが、とくに、車両の低燃費化が求められ、それに伴って圧縮機の高効率化、消費動力の低減が求められる車両用空調装置に用いられて好適なものである。 Such a swash plate type variable displacement compressor according to the present invention can be used for any application, but in particular, a reduction in fuel consumption of the vehicle is required, and as a result, the efficiency of the compressor and the reduction of power consumption are reduced. It is suitable for use in a required vehicle air conditioner.
本発明に係る斜板式可変容量圧縮機によれば、斜板ボス部と駆動軸との接触点が斜板の傾斜角に応じて複数の接触点間で切り替えられるようにしたので、簡単で容易に実施可能な構造により、ピストン最大ストローク時には、圧縮機の最大能力を引き出すためにピストントップクリアランスを極力小さくし、容量制御域では、圧縮機駆動力を小さくするために、ピストンストロークが小さくなるに従い、ピストントップクリアランスが大きくなるように設定することが可能になり、圧縮機の高効率化、圧縮機の消費動力低減が可能になる。また、斜板ボス部と駆動軸の接触点が複数になることで、斜板ボス部と駆動軸間の磨耗も軽減され、耐久性も向上する。 According to the swash plate type variable displacement compressor according to the present invention, the contact point between the swash plate boss portion and the drive shaft can be switched between a plurality of contact points in accordance with the inclination angle of the swash plate. Therefore, at the maximum piston stroke, the piston top clearance is made as small as possible to draw out the maximum capacity of the compressor, and in the capacity control range, as the piston stroke becomes smaller, the compressor driving force is reduced. It is possible to set the piston top clearance to be large, and it is possible to increase the efficiency of the compressor and reduce the power consumption of the compressor. Further, since there are a plurality of contact points between the swash plate boss portion and the drive shaft, wear between the swash plate boss portion and the drive shaft is reduced, and durability is improved.
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〜図４は。本発明の第１実施態様に係る斜板式可変容量圧縮機を示しており、図１はピストン最大ストローク近傍の状態、図２はピストン最小ストローク近傍の状態をそれぞれ示している。図１、図２において、斜板式可変容量圧縮機１は、クランク室２内に延在し回転駆動される駆動軸３と、駆動軸３に固定されたロータ４と、ロータ４に変角機構５を介して駆動軸３に対する傾斜角を可変可能に連結された斜板６と、斜板６を駆動軸３に駆動軸軸方向に移動可能に接触させる斜板ボス部７とを有しており、駆動軸３の回転運動が駆動軸３とともに回転される斜板６と斜板６に摺接される一対のシュー８を介してピストン９の往復動に変換され、斜板６の駆動軸３に対する傾斜角の変化によりピストン９のストロークが変化されて圧縮容量が変化されるようになっている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1-4. 1 shows a swash plate type variable displacement compressor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state in the vicinity of the piston maximum stroke, and FIG. 2 shows a state in the vicinity of the piston minimum stroke. 1 and 2, a swash plate type variable displacement compressor 1 includes a
この斜板式可変容量圧縮機１において、斜板ボス部７の駆動軸３に対面する内面の形状が、斜板ボス部７の駆動軸３への接触部における接触点１０ａ、１０ｂが斜板６の傾斜角の変化に応じて駆動軸３の表面に順次接触するように形成されている。図示例では、斜板ボス部７の駆動軸３への接触部における接触点は、斜板６の傾斜角の変化に応じて、斜板６の軸方向１１に配置された２点の接触点１０ａ、１０ｂ間で変化するようになっているが、３点以上の複数の接触点間で変化するようにしてもよい。つまり、図示例では、図１に示したピストン最大ストローク近傍の状態における、図１のＡ部を拡大して図３に示すように、ピストン最大ストローク近傍の状態では、一方の接触点１０ａのみが、斜板ボス部７の駆動軸３への接触部における接触点として機能し、接触点１０ｂは駆動軸３には接触していない。こちら側の接触点１０ａを基準に斜板ボス部７および斜板６を傾斜させることにより、斜板６の傾斜角は、傾斜角増大方向により大きく傾斜可能となり、その分、ピストントップクリアランス、つまり、ピストントップ位置におけるデッドボリュームが小さくされる。その結果、ピストン押しのけ容積に対するピストントップクリアランスに対応するデッドボリュームの比率が小さくなり、圧縮機１の最大能力を引き出すために、圧縮機１の体積効率（圧縮効率）が向上される。
In this swash plate type variable capacity compressor 1, the shape of the inner surface of the swash plate boss 7 facing the
一方、図２に示したピストン最小ストローク近傍の状態における、図２のＢ部を拡大して図４に示すように、斜板６の傾斜角が小さくなる方向の変化に伴い、図３において駆動軸３への接触点として機能していた接触点１０ａは駆動軸３の表面から離れ、代わりに接触点１０ｂが駆動軸３に接触し、斜板ボス部７の駆動軸３への接触部における接触点として機能する。つまり、ピストン最小ストローク近傍状態から、より斜板６の傾斜角が小さくなる方向に変化された容量制御域においては、駆動軸３への接触点が接触点１０ａから接触点１０ｂに自動的に変化する。こちら側の接触点１０ｂを基準に斜板ボス部７および斜板６を傾斜させることにより、斜板６の傾斜角の傾斜中心が若干、反ピストントップ側にシフトされるので、その分、ピストントップクリアランス、つまり、ピストントップ位置におけるデッドボリュームが大きくなる。その結果、ピストン押しのけ容積に対するピストントップクリアランスに対応するデッドボリュームの比率が大きくなり、圧縮機１の駆動に要する動力が低下され、圧縮機１の消費動力が低減される。この圧縮機１の消費動力の低減は、車載装置にあっては車両の燃費改善に寄与できる。
On the other hand, in the state in the vicinity of the minimum piston stroke shown in FIG. 2, as shown in FIG. 4 by enlarging the portion B of FIG. 2, the drive in FIG. The
また、上記のように斜板ボス部７と駆動軸３の接触点が複数になり、斜板６の傾斜角に応じてそのときに利用される接触点が自動的に変更されることで、斜板ボス部７と駆動軸３間の磨耗が軽減され、この部位の耐久性を向上することも可能になる。さらに、前述の斜板ボス部７および駆動軸３の少なくとも一方への、摺動抵抗低減のための表面処理も、より円滑な摺動移動の加えて、上記の部位の耐久性向上に寄与できる。
Further, as described above, there are a plurality of contact points between the swash plate boss portion 7 and the
図５および図６は。本発明の第２実施態様に係る斜板式可変容量圧縮機２０のピストン最大ストローク近傍の状態を示している。本実施態様では、前記第１実施態様に比べ、斜板ボス部の駆動軸への複数の接触点部分が、斜板ボス部内面自体によって形成されているのではなく、斜板ボス部２１の内面上に設けられた、駆動軸３への対面側に円弧形状部を有する、斜板ボス部２１とは別の接触点形成部材２２ａ、２２ｂによって形成されている。その他の構成については、前記第１実施態様に準じるので、図１に示した部材に相当する部材に図１に付したのと同じ符号を付すことにより説明を省略する。図示例では、接触点形成部材２２ａ、２２ｂは、円筒面を有するコロ状部材に形成されており、これらコロ状部材からなる接触点形成部材２２ａ、２２ｂが、斜板ボス部２１の内面上に形成された溝または凹部内に挿入、保持されている。
FIG. 5 and FIG. The state of the piston maximum stroke vicinity of the swash plate type
このような構成においては、接触点形成部材２２ａ、２２ｂの駆動軸３への対面側（接触側）が確実に所定のＲ形状に形成されるので、斜板６の傾斜角変化に伴う接触点の変化がより円滑に行われ得る。また、接触点形成部材２２ａ、２２ｂが転動可能なコロ状部材からなることにより、斜板ボス部２１と駆動軸３間の相対移動がより容易になり、摺動（移動）抵抗がより低減されて、この部位の耐磨耗性の向上が可能である。
In such a configuration, the facing side (contact side) of the contact
なお、以上の実施態様は、駆動軸とともに回転される斜板に対し、一対のシューを介して斜板の回転運動をピストンの往復動に変換する斜板式可変容量圧縮機に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、斜板に対し相対回転されるが自身の回転は阻止された揺動板を有し、その揺動板にピストンを連結して、斜板の回転運動をピストンの往復動へと変換する、いわゆる揺動板式の可変容量圧縮機にも同様に適用できる。 In the above embodiment, the present invention is applied to a swash plate type variable capacity compressor that converts the rotational movement of the swash plate into the reciprocating motion of the piston via a pair of shoes with respect to the swash plate rotated together with the drive shaft. Although the present invention has been described, the present invention has a rocking plate that is rotated relative to the swash plate but is prevented from rotating itself, and a piston is connected to the rocking plate so that the swash plate rotates. The present invention can be similarly applied to a so-called oscillating plate type variable displacement compressor that converts the piston into reciprocating motion.
本発明に係る斜板式可変容量圧縮機は、あらゆる用途に使用可能であり、とくに、車両用空調装置の冷媒回路に用いられて好適なものである。 The swash plate type variable capacity compressor according to the present invention can be used for any application, and is particularly suitable for use in a refrigerant circuit of a vehicle air conditioner.
１、２０ 斜板式可変容量圧縮機
２ クランク室
３ 駆動軸
４ ロータ
５ 変角機構
６ 斜板
７ 斜板ボス部
８ シュー
９ ピストン
１０ａ、１０ｂ 接触点
１１ 斜板の軸方向
２１ 斜板ボス部
２２ａ、２２ｂ 接触点形成部材
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| JPH10196531A (en) * | 1997-01-07 | 1998-07-31 | Zexel Corp | Variable capacity swash plate compressor and surface treatment therefor |
| JP2003254231A (en) * | 2001-12-25 | 2003-09-10 | Toyota Industries Corp | Variable displacement compressor |
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