JP2762623B2 - 可変容量型斜板式圧縮機の斜板構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は両頭ピストンを備えた可変容量型斜板式圧縮
機の斜板構造に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種の可変容量型斜板式圧縮機としては、例え
ば第５図に示す構成のものが特開平01−138382号公報に
開示されている。この圧縮機ではシリンダブロック51に
形成された複数のシリンダボア52内に両頭ピストン53が
収容されると共に、シリンダボア52と平行な軸線上に回
転軸54が配置され、その回転軸54にはスライダ（ガイド
ブッシュ）55が摺動可能に嵌挿されている。スライダ55
の球面部55aには周縁部がシュー56を介して両頭ピスト
ン53に係合される斜板57が回動可能に嵌合され、斜板57
の前面に形成された連結部57aが回転軸54のフロント軸
部54aに対してそのガイド孔54bに嵌挿されるガイドピン
58を介して連結され、斜板57がスライダ55の摺動に伴っ
て揺動可能となっており、その揺動中心Ｃが斜板57の周
縁側に設定されている。これによりピストン53の一側の
シリンダボア52における圧縮行程上死点が定位置に規定
され、斜板傾角が零側に近い小容量側の圧縮作用領域で
も実質的な圧縮及び吐出が行われる。

斜板傾角は吐出圧領域又は吸入圧領域に切換え接続さ
れる制御圧室59の容積を変える摺動制御体60及び斜板57
を介して、前後両シリンダボア52内の圧力による斜板揺
動力と制御圧室59内の圧力との対抗により制御されるよ
うになっており、摺動制御体60は回転軸54上に摺動可能
に支持されている。この圧力対抗により揺動する斜板57
が回転軸54に付与する作用力は斜板57側のガイドピン58
を介して回転軸54側のガイド孔54bに受け止められ、ガ
イドピン58とガイド孔54bとのガイド関係により斜板傾
角が制御されるようになっている。

又、摺動制御体60の移動に対応して斜板57を回転軸54
に沿って移動可能かつ回転可能に支持する構成として、
斜板57を回転軸54に沿って摺動可能なスライダ55にピン
で連結支持する構成もある。

［発明が解決しようとする課題］ この種の可変容量型斜板式圧縮機では斜板57の揺動中
心を両頭ピストン53を収容するシリンダボア52内に設定
する必要があり、かつ斜板傾角が変化してもピストン53
とシュー56間及びシュー56と斜板57間の隙間が変化しな
いようにするため、シュー56は斜板57の厚さ方向の中央
に中心を持つ球の一部を構成する必要がある。このた
め、斜板傾角が一定の固定容量型斜板式圧縮機と比較し
てピストン53に形成される球面凹部53aが浅くなってシ
ュー56との引っ掛かりが小さくなり、圧縮機の運転時、
特に圧縮容量が大きい時に、シュー56と斜板57との摺動
抵抗等によりシュー56が迫り出し、第６図に示すように
ピストン53と斜板57間に楔を打ったようにシュー56が食
い込むようになる。その結果、斜板57の回転運動をピス
トンの往復運動に円滑に変換できなくなり、動力消費の
増大や最悪の場合は運転不能に至る虞がある。

ピストン53の球面凹部53aを深く形成することによ
り、シュー56の迫り出しによる前記不都合を解消するこ
とが可能であるが、従来はこのことが非常に困難であっ
た。なぜならば、ピストン53の球面凹部53aを深く形成
するためには、一対のシュー56が斜板57の厚さ方向の中
央に中心を持つ球の一部を構成しなければならないとい
う制約があるため、シュー56が収容されるピストン53の
収容部53bの第７図における長さＡを小さくしなければ
ならない。斜板57の厚さを薄くすれば長さＡを小さくで
きるが、斜板57の強度が弱くなり耐久性、信頼性が悪く
なるという問題が生じる。

又、斜板57の厚さを変更せずに長さＡを小さくする
と、大容量時（斜板傾角が大の時）において斜板57とピ
ストン53とが干渉するという問題があった。そこで斜板
57とピストン53とが干渉する原因を究明した結果、次の
ことが判明した。

固定容量型斜板式圧縮機の斜板57は第８図に示すよう
に、回転軸に嵌合される嵌合孔57cが中心部に形成され
ると共に、嵌合孔57cの軸心と平行な外周面を有するボ
ス部57bに対して所定角度をなす状態で斜板本体が一体
に形成されている。そして、斜板57の外周面を加工する
際には、ボス部57bを把握した状態で軸Ｌを中心に全体
を回転させて切削加工する。従って、斜板57の外形は嵌
合孔57cの軸心方向から見た場合円となり、斜板本体の
軸心方向から見た場合前記円の直径を短径とした楕円と
なる。

一方、容量可変型斜板式圧縮機の場合は、斜板57が回
転軸54となす角度は一定ではないため、斜板57の外周面
を加工する際には、第９図に示すように斜板57の側面に
対して直角に突設されたボス部57bを把持した状態で軸
Ｌを中心に全体を回転させて切削加工する。従って、斜
板57の外形は斜板本体の軸心方向から見た場合円とな
る。そして、この形状の斜板57を形成する場合、第５図
に示すように最大容量においてピストン53がリヤ側の圧
縮行程上死点に配置された状態で、斜板57がピストン53
の収容部53bと干渉しないように、かつ斜板57とシュー5
6とが十分係合するように斜板57の直径が設定される。
この状態で斜板57を回転軸54の軸線方向から見た外形
は、第10図に示すように揺動軸方向を長径とする楕円と
なる。そして、斜板57の回転に伴うシュー56の移動軌跡
は鎖線で示すようにほぼ軸中心Ｏを中心とする円とな
る。従って、第５図の状態から斜板57が90度あるいは27
0度回転してピストン53が中間位置に移動した状態にな
ると、第10図の斜線部分がピストン53の収容部53b内に
はみ出してピストン53と干渉し易くなる。この状態を上
から見た場合第11図に示すように、斜板57はピストン53
の長手方向に対して傾いた状態となるので、斜板57はピ
ストン53に対して第12図の斜線部分で干渉し易くなる。
前記斜板57のピストン53に対する傾きは斜板傾角と対応
し、最大容量時に最大となり容量の減少に伴い小さくな
る。収容部53bの深さを大きくすれば、斜板57と収容部5
3bとの干渉を回避することが可能となるが、ピストン53
の強度が低下する。従って、従来の強度を確保したまま
収容部53bの長さＡを小さくすることは難しい。

本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的はシューを支承するためピストンに形成さ
れる球面凹部を深くすることができ、斜板の回転運動が
安定した状態で円滑にピストンの往復運動に変換されて
動力消費の低減及び信頼性の向上を図ることができる可
変容量型斜板式圧縮機の斜板構造を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため本発明においては、両頭ピ
ストンを往復動可能に収容するシリンダブロック内に回
転軸を回転可能に収容支持すると共に、該回転軸には両
頭ピストンを往復駆動する斜板を相対回転不能かつその
周縁側を中心として前後に揺動可能に支持し、その揺動
中心位置をリヤ側シリンダボア寄りに設定すると共に、
回転軸の回転に伴う揺動中心の回転領域上に前記両頭ピ
ストンの往復動領域を設定し、前記斜板の傾角変更によ
りピストンストロークを変更して容量を調節できるよう
にした可変容量型斜板式圧縮機において、斜板の外形を
斜板揺動の軸方向を短径とする楕円とし、短径を回転軸
の軸線とシューの曲率中心との距離と、シューの曲率半
径との和とほぼ等しい長さに、長径を最大容量時にピス
トンが圧縮行程上死点位置に配置された状態で回転軸と
シューの曲率中心を含む断面において斜板の外周が当該
ピストンのシューの外側にはみ出さない長さにそれぞれ
設定した。

［作用］ 前記のように構成された可変容量型斜板式圧縮機にお
いて回転軸が回転されると、斜板の傾角に応じて両頭ピ
ストンが往復動されて冷媒ガスの圧縮が行われる。斜板
はその外形が斜板揺動の軸方向を短径とする楕円形に形
成され、その短径が回転軸の軸線とシューの曲率中心と
の距離と、シューの曲率半径との和とほぼ等しい長さに
形成されているので、ピストンに形成された球面凹部を
深くしても、斜板とピストンとが干渉し易い中立位置に
ピストンが移動配置された際に、斜板とピストンとは干
渉しない。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を第１〜４図に従
って説明する。

第2,3図に示すように、シリンダブロック１は前後一
対のブロック体1a,1bを互いに接合して構成され、その
内部中央には斜板室２が形成されると共に、前後両端面
にはフロントハウジング３及びリヤハウジング４が接合
固定されている。シリンダブロック１には斜板室２のフ
ロント側及びリヤ側の対向する位置に複数組のシリンダ
ボア5a,5bが形成され、両シリンダボア5a,5b内には両頭
ピストン６が往復動可能に収容されている。シリンダブ
ロック１にはフロント軸部7aと、リヤ軸部7bと、両者の
間に形成された偏平な連結部7cとからなる回転軸７がシ
リンダボア5a,5bと平行に延びるように回転可能に支持
され、連結部7cにはガイド孔7dが形成されている。回転
軸７はフロント軸部7aがラジアルベアリング８を介して
フロント側のブロック体1aに支持され、リヤ軸部7bがス
ライダ10に摺動可能に嵌挿された状態で配設されてい
る。スライダ10はリヤ側のブロック体1bに摺動可能に嵌
挿された筒状の移動体30に対して、ラジアルベアリング
9a及びスラストベアリング9bを介して回転自在に支持さ
れている。

スライダ10の前端両側には軸ピン11がリヤ軸部7bと直
交する状態で突設され、軸ピン11を介して斜板支持体12
が前記斜板室２内においてスライダ10に対して傾動可能
に支持されている。斜板支持体12の外周後縁には斜板13
が嵌合固定され、前側には嵌合孔12bを有する一対の連
結部12aが突設されている。両連結部12aは前記回転軸７
の連結部7cを挟持する状態に配置され、嵌合孔12bを貫
通するガイドピン14がガイド孔7dに嵌合する状態で挿通
されている。これにより回転軸７の回転が斜板支持体12
を介して斜板13に伝達されると共に、ガイドピン14とガ
イド孔7dとの係合により、スライダ10の軸線方向への摺
動変位に応じて斜板13が揺動可能となり、この揺動中心
Ｃが斜板13の周縁側に設定されている。そして、前記各
両頭ピストン６は前記揺動中心Ｃを中心とした球の一部
となる形状に形成されると共に両頭ピストン６の収容部
6bに形成された球面凹部6aと係合状態に保持されるシュ
ー15を介して前記斜板13の周縁部に係合され、斜板13の
回転に伴って前後へ往復摺動されるようになっている。
シュー15の曲率半径を従来と同じにして球面凹部6aの深
さを深くするため、収容部6bの長さＡは従来より小さく
形成されている。

第１図に示すように斜板13は斜板揺動の軸方向すなわ
ち、軸ピン11に支持される側を短径とする楕円となるよ
うに形成されている。短径の長さは回転軸７の軸線とシ
ュー15の曲率中心との距離より若干長く形成され、長径
は斜板13が最大容量時の斜板角度に配置された状態で回
転軸方向から見た外形が円形となり、かつピストン６が
第２図に示す圧縮行程上死点位置に配置された状態で回
転軸７とシュー15の曲率中心すなわち斜板13の揺動中心
Ｃを含む断面において、斜板13の外周が当該ピストン６
のシュー15の外側にはみ出さない長さに形成されてい
る。すなわち、斜板13は従来、円形に形成されていた斜
板13の直径を長径として軸ピン11に支持される側の径を
短くして短径とした楕円に形成されている。

シリンダブロック１と前後両ハウジング3,4との間に
はサイドプレート16,17及び弁板18,19が介在されてい
る。前後両ハウジング3,4内には吸入室20,21及び吐出室
22,23が形成され、各吐出室22,23は図示しない吐出口を
介して外部冷却回路に連結されている。フロント側吸入
室20は吸入通路24を介して斜板室２に連通するととも
に、フロント側サイドプレート16の吸入孔16a及び吸入
弁18aを介してフロント側圧縮室Pfに接続されている。
フロント側吐出室22はフロント側サイドプレート16の吐
出孔16b及び吐出弁25を介してフロント側圧縮室Pfに接
続されている。リヤ側吸入室21は吸入通路26を介して斜
板室２に連通するとともに、サイドプレート17上の吸入
孔17a及び吸入弁19aを介してリヤ側圧縮室Prに接続され
ている。リヤ側吐出室23はサイドプレート17上の吐出孔
17b及び吐出弁27を介してリヤ側圧縮室Prに接続されて
いる。

リヤ側吸入室21の後側には該吸入室21と連通する制御
圧室28が配設され、制御圧室28内には制御体29が前後方
向へスライド可能に嵌入されている。制御体29の前端は
スライダ10を支持する前記移動体30の後部に当接し、制
御圧室28の圧力変化に応じてスライダ10が制御体29及び
移動体30を介して軸方向に移動可能になっている。

制御圧室28、リヤ側吐出室23、斜板室２及び外部冷媒
ガス回路（図示せず）と斜板室２とを接続する吸入管路
（図示せず）は図示しない容量制御弁機構に接続されて
おり、制御体29の前後の変位が吸入管路内の吸入圧の変
動により制御されるようになっている。すなわち、吸入
管路内の吸入圧に基く容量制御弁機構内の弁の開閉によ
り制御圧室28が吐出圧相当の高圧と吸入圧相当の低圧と
の間で変更され、斜板13が第２図に示す傾角最大位置と
図示しない傾角最小位置との間でその傾角が変わって圧
縮容量が調節されるようになっている。

次に、前記のように構成された斜板式可変容量圧縮機
の作用を説明する。

さて、回転軸７の回転により斜板13が回転されると、
その斜板13の傾角に応じて両頭ピストン６が往復動さ
れ、冷媒ガスが吸入室20,21からシリンダボア5a,5bの圧
縮室Pf,Pr内に吸入され、各圧縮室Pf,Prで圧縮された後
に吐出室22,23内へ吐出される。両頭ピストン６には斜
板傾角が最大に設定された最大容量時において、第２図
に示すようにピストン６によるリヤ側での圧縮動作が完
了する直前、あるいはフロント側での圧縮動作が完了す
る直前にシリンダボア5a,5b内の圧力により最も大きな
力が作用するので、斜板13はその反力と釣り合う力でシ
ュー15を介してピストン６を押す必要がある。同図に示
すように斜板13の外周縁がシュー15の外端近くまで延出
しているので、斜板13とシュー15の接触面積が大きくな
って斜板13の押圧力がシュー15に円滑に伝達される。

この状態で斜板13を回転軸７の軸線方向から見た外形
は、第４図に示すように円となる。そして、斜板13の回
転に伴うシュー15の移動軌跡は鎖線で示すようにほぼ軸
中心Ｏを中心とする円となる。従って、第２図の状態か
ら斜板13が90度あるいは270度回転してピストン６が第
３図に示す中間位置に移動した状態となっても、斜板13
の外周縁とシュー15との関係は第２図と同じ状態に保持
され、従来装置と異なり斜板13の外周縁がシュー15と対
応する部分より収容部6bの内側にはみ出すことはなく、
斜板13とピストン６との干渉が確実に防止される。

又、収容部6bの長さＡを小さくして球面凹部6aが深く
形成され、しかも前記のようにシュー15と斜板13の外周
部との関係が常に一定の状態となるので、従来と異なり
シュー15が迫り出すことが防止されると共に、球面凹部
6aとシュー15との係合状態が安定して、圧縮機の運転時
に斜板13の回転運動が安定した状態で円滑にピストン６
の往復運動に変換される。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、例えば、斜板13を軸ピン11によりスライダ10に回動
可能に支持する構成に代えて、従来装置のようにスライ
ダの先端に形成した球面部で支持する構成としたり、斜
板支持体12と斜板13とを一体形成してもよい。又、斜板
13の形状は斜板13の外形を斜板揺動の軸方向を短径とす
る楕円とし、短径を回転軸７の軸線のシュー15の曲率中
心との距離と、シュー15の曲率半径との和とほぼ等しい
長さに、長径を最大容量時にピストン６が圧縮行程上死
点位置に配置された状態で回転軸７とシュー15の曲率中
心を含む断面において斜板13の外周が当該ピストン６の
シュー15の外側にはみ出さない長さにそれぞれ設定され
た楕円であればよく、かならずしも最大容量時に回転軸
７の軸線方向から見た斜板13の外形が円形とする必要は
ない。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、斜板の厚さやピ
ストン及びシューの大きさを変更することなく、シュー
と係合する球面凹部を深くでき、斜板の回転運動が安定
した状態で円滑にピストンの往復運動に変換されるの
で、動力消費の低減及び信頼性の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明を具体化した一実施例を示し、第１
図は斜板の正面図、第２図は最大容量時のピストンが圧
縮行程上死点位置に移動した状態を示す圧縮機の断面
図、第３図は同じくピストンが中立位置に移動した状態
を示す圧縮機の断面図、第４図は作用を示す概略図、第
５図は従来構成の斜板式可変容量圧縮機の断面図、第6,
7図はピストン、斜板及びシューの関係を示す部分断面
図、第８図は固定容量型斜板式圧縮機の斜板の断面図、
第９図は従来の可変容量型斜板式圧縮機の斜板の断面
図、第10図は同じく作用を示す概略図、第11図はピスト
ンが中立位置配置された状態の斜板とピストンの関係を
示す一部破断部分断面図、第12図はピストンの部分斜視
図である。 シリンダブロック１、シリンダボア5a,5b、両頭ピスト
ン６、球面凹部6a、収容部6b、回転軸７、スライダ10、
軸ピン11、斜板13、シュー15、制御圧室28、制御体29、
揺動中心Ｃ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両頭ピストンを往復動可能に収容するシリ
   ンダブロック内に回転軸を回転可能に収容支持すると共
   に、該回転軸には両頭ピストンを往復駆動する斜板を相
   対回転不能かつその周縁側を中心として前後に揺動可能
   に支持し、その揺動中心位置をリヤ側シリンダボア寄り
   に設定すると共に、回転軸の回転に伴う揺動中心の回転
   領域上に前記両頭ピストンの往復動領域を設定し、前記
   斜板の傾角変更によりピストンストロークを変更して容
   量を調節できるようにした可変容量型斜板式圧縮機にお
   いて、 斜板の外形を斜板揺動の軸方向を短径とする楕円とし、
   短径を回転軸の軸線とシューの曲率中心との距離と、シ
   ューの曲率半径との和とほぼ等しい長さに、長径を最大
   容量時にピストンが圧縮行程上死点位置に配置された状
   態で回転軸とシューの曲率中心を含む断面において斜板
   の外周が当該ピストンのシューの外側にはみ出さない長
   さにそれぞれ設定した可変容量型斜板式圧縮機の斜板構
   造。