JP3082993B2 - 容量可変型斜板式圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両空調装置等に用い
られる容量可変型斜板式圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の容量可変型斜板式圧縮機（以下、
単に圧縮機という。）として、実開昭６２−１８３０８
２号公報に開示されたものが知られている。この圧縮機
においては、クランク室内の駆動軸に回転支持体が嵌合
固定され、この回転支持体に突設された支持アームには
長孔が形成されている。この長孔には、連結ピンが摺動
案内され、連結ピンを介して回転駆動体が前後方向へ傾
動可能に連結されている。回転駆動体には摺動可能に斜
板が取り付けられ、斜板と複数のシリンダボア内に収容
された各ピストンとの間にはそれぞれピストンロッドが
介在されている。こうして、この圧縮機では、駆動軸の
回転運動を回転駆動体の回転運動を介して斜板の揺動運
動に変換し、この斜板の揺動運動が各ピストンの往復直
線運動に変換されるようになっている。また、クランク
室内の圧力により斜板の傾角が制御され、これによりピ
ストンのストロークが変化され、もって圧縮容量が変化
する。このとき、回転支持体の支持アームに形成された
長孔により回転駆動体及び斜板の傾動動作が規制される
ため、最終圧縮行程終了時においてはピストンのトップ
クリアランスが常に略一定に保持され、斜板の傾角変化
にかかわらず斜板のトップ位置が前後に変位しないよう
になされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
圧縮機は、斜板の傾角が最大となって圧縮機の吐出容量
が最大のときに、ピストン及びピストンロッドを介して
斜板に作用する圧縮反力の斜板上における作用点位置
と、回転支持体の支持アームに形成された長孔内におけ
る連結ピンを介した圧縮反力の支点位置とが駆動軸に平
行な直線上に位置するように設計されている。そのた
め、斜板の傾角減少に伴い、連結ピンを介した圧縮反力
の支点位置が長孔内を下方へ移動すると共に、トップ位
置にあるピストンの圧縮反力を受ける斜板上の作用点位
置が支点位置に対して相対的に上方へ移動する。その結
果、トップ位置にあるピストンを介した圧縮反力の作用
点位置が、連結ピンを介した圧縮反力の支点位置よりも
駆動軸から遠ざかるため、圧縮反力に基づいて斜板の傾
角を更に減少させようとするモーメントが発生し、この
モーメントの影響によって吐出容量を減少する動作が過
敏になる。これに対し、斜板の傾角増大方向への動作は
モーメントによって少なからず阻害されるため、吐出容
量を増大する動作は鈍重となり、全体として吐出容量の
制御性が必ずしも良好ではなかった。

【０００４】そこで、本願発明者等は、ピストンのトッ
プクリアランスを略一定に保ちつつ吐出容量の制御性を
向上させるため、圧縮反力の支点位置が位置変位しない
ようにしたヒンジ機構を備える圧縮機を提案した（特願
平３−２４１９９８号）。この提案のヒンジ機構は、図
７に示すように、シリンダブロック４５等によって形成
されたクランク室内において、回転支持体４２に後方側
へ突出して設けられた一対の支持アーム４１Ａ、４１Ｂ
と、各支持アーム４１Ａ、４１Ｂにその基端が前後方向
へ回動可能に把持されるとともにその脚部が斜板側に設
けられた一対のガイド孔４３Ａ、４３Ｂにスライド可能
に挿通された一対のガイドピン４４Ａ、４４Ｂとで構成
されている。かかるヒンジ機構における支点位置Ｐ₁ 、
Ｐ₂ は、支持アーム４１Ａ、４１Ｂに回動自在に把持さ
れたガイドピン４４Ａ、４４Ｂの基端に存在し、位置変
位しない。

【０００５】ところで、かかる圧縮機において減衰作用
を有して斜板の傾角変位を行わせるものは知られていな
い。上記提案の圧縮機においても、ガイド孔４３Ａ、４
３Ｂがガイドピン４４Ａ、４４Ｂの脚部をクランク室４
２内に突出させた貫通孔であり、斜板が最大傾角に復帰
する時と、最大傾角から傾角を減少させる時とにおい
て、ガイドピン４４Ａ、４４Ｂはガイド孔４３Ａ、４３
Ｂから抵抗力を受けず、斜板は最大傾角に急速に復帰し
たり、最大傾角から急速に傾角を減少させたりしやす
い。このため、駆動軸４６が高速で回転されることによ
り、大きな容量変化速度で容量制御がなされると、最大
容量への復帰及び最大容量からの容量減少が急速に行わ
れてしまう。したがって、この圧縮機が例えば車両空調
装置に組み込まれた場合、ひいては空調装置のハンチン
グを生じ、蒸発器の吹き出し温度及び圧縮機の容量制御
が不安定になって好適な空調が困難になるとともに、圧
縮機を含めた空調装置の耐久性が損なわれ、かつ運転フ
ィーリングの悪化を生じる場合があった。

【０００６】本発明は、前記提案に基づき更に改良を加
えたものであって、ピストンのトップクリアランスを略
一定に保ちつつ圧縮反力に基づくモーメントによる容量
制御の阻害を防止するとともに、最大容量への復帰及び
最大容量からの容量減少を緩やかに行わせることを解決
すべき課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の圧縮機は、上記
課題を解決するため、前記ヒンジ機構として、前記回転
支持体に後方側へ突出して設けられた支持アームと、該
支持アームの把持部にその基端が前後方向へ回動可能に
把持されその脚部が前記斜板側に設けられたガイド孔に
スライド可能に挿通されたガイドピンとからなり、かつ
該ガイド孔は、前記クランク室と連通する細孔を有して
該ガイドピンのスライドによって容積変化を生じる減衰
室をもつものを採用するという新規な構成を採用してい
る。

【０００８】

【作用】本発明の圧縮機では、クランク室内の圧力と吸
入圧力との差圧に基づく斜板の傾角変化に伴い、ガイド
ピンが回転支持体に対して前後方向へ回動しつつ斜板側
のガイド孔内を摺動するため、斜板はそのトップ位置が
定位置に保たれるように駆動軸上をスライドしつつ傾動
する。これにより、斜板の傾角にかかわらずピストンの
トップクリアランスが常に略一定に保たれる。

【０００９】また、この圧縮機では、ガイドピンの基端
が支持アームに把持されているため、斜板の傾角が変化
しても、回転支持体における圧縮反力の支点位置は変化
しない。そのため、斜板に対してピストンを介した圧縮
反力に基づくモーメントが生じないようにすることがで
き、圧縮反力に基づくモーメントによる容量制御の阻害
が防止される。

【００１０】さらに、この圧縮機では、ガイド孔がクラ
ンク室と連通する細孔を有してガイドピンのスライドに
よって容積変化を生じる減衰室をもつため、斜板が最大
傾角に復帰する時と、最大傾角から傾角を減少させる時
とにおいて、ガイドピンは、減衰室内の冷媒を細孔から
排出すること、又はクランク室内の冷媒を細孔により減
衰室内に吸引することにより、抵抗力を受ける。これに
より、斜板は最大傾角に緩やかに復帰し、また最大傾角
から緩やかに傾角を減少させる。よって、駆動軸が高速
で回転されることにより、大きな容量変化速度で容量制
御がなされたとしても、最大容量への復帰及び最大容量
からの容量減少は緩やかに行われる。

【００１１】ちなみに、容量変化速度と減衰室による抵
抗力とは比例的関係があるため、駆動軸が低速で回転さ
れることにより、小さな容量変化速度で容量制御がなさ
れるならば、減衰室による抵抗力はわずかしか作用せ
ず、可変特性にヒステリシスは生じない。このため、容
量変化速度が小さければ、優れた応答性は確保される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図１〜図
５に従って説明する。図１に示すように、シリンダブロ
ック１の一端側にはフロントハウジング２が接合され、
他端側にはリアハウジング３が弁板４を介して接合され
ている。シリンダブロック１とフロントハウジング２と
によって形成されるクランク室５には駆動軸６が収容さ
れ、駆動軸６は軸受７によって回転可能に支持されてい
る。シリンダブロック１には駆動軸６を取り囲む位置に
複数個のシリンダボア８が穿設されており、各シリンダ
ボア８にはピストン９がそれぞれ嵌挿されている。ピス
トン９の中心軸線は駆動軸６の軸芯に対し平行となって
いる。

【００１３】クランク室５内において駆動軸６には、回
転支持体１０が駆動軸６と同期回転可能に支持されると
共に、球面スリーブ１１が回転可能かつスライド可能に
支持されている。回転支持体１０と球面スリーブ１１と
の間には押圧ばね１２が介在されており、押圧ばね１２
は球面スリーブ１１をリアハウジング３方向へ付勢して
いる。球面スリーブ１１上には、球面スリーブ１１を包
囲する如く環状に形成された回転駆動体１３が前後揺動
可能に支承されている。この回転駆動体１３は、図１に
示す押圧ばね１２の最収縮状態では、回転駆動体１３の
下部背面に斜状に形成された当接面１３ａが回転支持体
１０に当接し、傾角増大方向への更なる傾動を規制され
ている。

【００１４】回転駆動体１３の外周部には、その両面に
駆動軸６の軸線を中心とするリング状の支持レール１４
ａ、１４ａを有する斜板１４が嵌着されている。支持レ
ール１４ａ、１４ａには周方向に軸線をもつ半円柱状の
内シュー１５、１５が係合されており、この内シュー１
５、１５は斜板１４と半径方向への変位が規制されてい
る。内シュー１５、１５の外周面には半円柱状に抉られ
外面が半径方向に軸線をもつ半円柱状の外シュー１６、
１６が係合されており、この外シュー１６、１６の外面
は、ピストン９の首部に形成された斜板通過溝９ａにお
ける互いに対向する円柱状に抉られた円筒支承面と係合
されている。こうして、斜板１４に内シュー１５、１５
及び外シュー１６、１６を介して係留される複数のピス
トン９は各シリンダボア８内を往復動可能に収納されて
いる。

【００１５】一方、回転駆動体１３の背面には、図２に
示すように、略Ｕ字形状のブラケット１７が駆動軸６を
挟んで突設されている。また、回転支持体１０の上部前
面には、一対のヒンジ機構Ｋ、Ｋを構成する一対の支持
アーム１８Ａ、１８Ｂがブラケット１７の各先端と対向
するように軸方向後方に突出し、斜板１４の上死点位置
を挟んで左右対称に設けられている。この支持アーム１
８Ａ、１８Ｂの各先端部にはほぼ長方形をなす把持部１
８ａ、１８ｂが形成されており、各把持部１８ａ、１８
ｂにはその中央部で上下方向に貫通する円孔１８ｃ、１
８ｄが形成されている。この円孔１８ｃ、１８ｄ内には
内周に球面状凹部１９ａ、１９ｂをもつ外輪ブッシュ１
９Ａ、１９Ｂがサークリップ２０Ａ、２０Ｂにより抜け
止めされてそれぞれ嵌着されている。各外輪ブッシュ１
９Ａ、１９Ｂの球面状凹部１９ａ、１９ｂには、ガイド
ピン２１Ａ、２１Ｂの基端としての球体部２１ａ、２１
ｂが球面接触によって回動可能かつ抜け不能に把持され
ている。

【００１６】また、ブラケット１７の各先端部には底部
が細孔２２ｃ、２２ｄによってクランク室１０と連通す
るガイド孔２２ａ、２２ｂが形成されており、これらガ
イド孔２２ａ、２２ｂにガイドピン２１Ａ、２１Ｂの脚
部としての棒状部２１ｃ、２１ｄがスライド可能に挿通
されている。各ガイド孔２２ａ、２２ｂには、その下端
にガイドピン２１Ａ、２１Ｂの棒状部２１ｃ、２１ｄの
スライドによって容積変化を生じる減衰室２２ｅ、２２
ｆが形成されている。

【００１７】リアハウジング３内は、図１に示すよう
に、隔壁２３によって吸入室２４及び吐出室２５に区画
されている。弁板４には各シリンダボア８に対応して吸
入口２６及び吐出口２７が開口形成されており、弁板４
とピストン９との間に形成される圧縮室２８が吸入口２
６及び吐出口２７を介して吸入室２４及び吐出室２５に
連通される。各吸入口２６及び吐出口２７には吸入弁２
９及び吐出弁３０がそれぞれ設けられており、これらは
ピストン９の往復動に応じて吸入口２６及び吐出口２７
を開閉する。また、リアハウジング３には、クランク室
５の圧力を調整する制御弁３１、３１が装備されてい
る。

【００１８】以上のように構成された圧縮機において、
駆動軸６の駆動に伴って斜板１４が回転すると、各ピス
トン９と外シュー１６、１６を介して係合する内シュー
１５、１５は斜板１４に対して支持レール１４ａ、１４
ａ上を周方向に摺動し、各ピストン９がシリンダボア８
内で往復動し、これにより吸入室２４からシリンダボア
８内に冷媒ガスが吸入され、冷媒ガスは圧縮された後、
吐出室２５へ吐出される。このとき、吐出室２５へ吐出
される冷媒ガスの圧縮容量は、制御弁３１、３１による
クランク室５内の圧力調整により制御される。

【００１９】すなわち、例えば制御弁３１、３１の圧力
調整でクランク室５の圧力が低下すれば、ピストン９に
作用する背圧が下がることにより、斜板１４の傾角が大
きくなる。つまり、各ヒンジ機構Ｋ、Ｋにおけるガイド
ピン２１Ａ、２１Ｂの球体部２１ａ、２１ｂが外輪ブッ
シュ１９Ａ、１９Ｂの球面状凹部１９ａ、１９ｂと摺動
することによりガイドピン２１Ａ、２１Ｂを前方へ揺動
させ、回転駆動体１３が球面スリーブ１１を中心に前方
側に揺動するとともに球面スリーブ１１が押圧ばね１２
に抗して前進し、ガイドピン２１Ａ ２１Ｂがガイド孔
２２ａ、２２ｂ内に入る方向へ摺動し、斜板１４の傾角
が大きくなる。

【００２０】斜板１４が最大傾角に復帰する時、ガイド
ピン２１Ａ、２１Ｂは、棒状部２１ｃ、２１ｄが減衰室
２２ｅ、２２ｆ内の冷媒を細孔２２ｃ、２２ｄから排出
することにより抵抗力を受ける。これにより、斜板１４
は、図３に示すように、最大傾角に緩やかに復帰する。
そして、外シュー１６、１６は内シュー１５、１５に対
して周方向で摺動するとともにピストン９の斜板通過溝
９ａ内で中心方向へ摺動する。このため、ピストン９の
ストロークが伸長されて圧縮容量は大きくなる。したが
って、駆動軸６が高速で回転されることにより、大きな
容量変化速度で容量制御がなされたとしても、最大容量
への復帰は緩やかに行われる。そして、斜板１４の傾角
が最大になれば、圧縮機は最大容量で運転を継続する。

【００２１】逆に、図１に示す制御弁３１、３１がクラ
ンク室５と吸入室２４とを閉鎖することによりブローバ
イガスでクランク室５の圧力が高くなれば、ピストン９
に作用する背圧が上がることにより、斜板１４の傾角が
小さくなる。つまり、各ヒンジ機構Ｋ、Ｋにおけるガイ
ドピン２１Ａ、２１Ｂの球体部２１ａ、２１ｂが外輪ブ
ッシュ１９Ａ、１９Ｂの球面状凹部１９ａ、１９ｂと摺
動することによりガイドピン２１Ａ、２１Ｂを後方へ揺
動させ、回転駆動体１３が球面スリーブ１１を中心に後
方側に揺動するとともに球面スリーブ１１が押圧ばね１
２の付勢力によって後退し、ガイドピン２１Ａ、２１Ｂ
がガイド孔２２ａ、２２ｂ内から抜ける方向へ摺動し、
斜板１４の傾角が小さくなる。

【００２２】斜板１４が最大傾角から傾角を減少させる
時、ガイドピン２１Ａ、２１Ｂは、棒状部２１ｃ、２１
ｄがクランク室５内の冷媒を細孔２２ｃ、２２ｄにより
減衰室２２ｅ、２２ｆ内に吸引することにより、抵抗力
を受ける。これにより、斜板１４は、図４に示すよう
に、最大傾角から緩やかに傾角を減少させる。そして、
外シュー１６、１６は内シュー１５、１５に対して周方
向で摺動するとともにピストン９の斜板通過溝９ａ内で
外方向へ摺動する。このため、ピストン９のストローク
が短縮されて圧縮容量は小さくなる。したがって、駆動
軸６が高速で回転されることにより、大きな容量変化速
度で容量制御がなされたとしても、最大容量からの容量
減少は緩やかに行われる。そして、斜板１４の傾角が最
小になれば、圧縮機は最小容量で運転を継続する。

【００２３】これら各容量運転時、図５に示すように、
容量変化速度と減衰室２２ｅ、２２ｆによる抵抗力とは
比例的関係があるため、駆動軸６が低速で回転されるこ
とにより、小さな容量変化速度で容量制御がなされるな
らば、減衰室２２ｅ、２２ｆによる抵抗力はわずかしか
作用せず、可変特性にヒステリシスは生じない。このた
め、容量変化速度が小さければ、優れた応答性が確保さ
れる。

【００２４】また、これら各容量運転時には、ガイドピ
ン２１Ａ、２１Ｂが回転支持体１０に対して前後方向へ
回動し、同時に回転駆動体１３のガイド孔２２ａ、２２
ｂ内を摺動するため、斜板１４はそのトップ位置が定位
置に保たれるように駆動軸６上をスライドしつつ傾動す
る。これにより、斜板１４の傾角にかかわらずピストン
９のトップクリアランスが常に略一定に保たれる。

【００２５】さらに、ガイドピン２１Ａ、２１Ｂの球体
部２１ａ、２１ｂが支持アーム１８Ａ、１８Ｂの把持部
１８ａ、１８ｂに把持されているため、斜板１４の傾角
が変化しても、回転支持体１０における圧縮反力の支点
位置は変化しない。そのため、斜板１４に対してピスト
ン９を介した圧縮反力に基づくモーメントが生じず、圧
縮反力に基づくモーメントによる容量制御の阻害が防止
される。

【００２６】加えて、この圧縮機では、ブラケット１７
が回転駆動体１３の背面で略Ｕ字形状に形成されている
ため、回転駆動体１３の回転に伴う動的不均衡はブラケ
ット１７によって好適に吸収される。したがって、荷重
バランスの変化に伴い生起する振動等が発生することは
なく、回転駆動体１３及び斜板１４の回転が安定化す
る。

【００２７】したがって、この圧縮機では、ピストン９
のトップクリアランスを略一定に保ちつつ圧縮反力に基
づくモーメントによる容量制御の阻害を防止するととも
に、特別な装置を組付けることなく構造的に比較的簡易
な手段により、最大容量への復帰及び最大容量からの容
量減少を緩やかに行なうことができる。なお、上記実施
例ではブラケット１７に細孔２２ｃ、２２ｄを形成した
が、図６に示すように、ガイドピン３２に細孔３２ａを
形成し、この細孔３２ａによりクランク室５と減衰室２
２ｅとを連通させてもよい。

【００２８】また、上記実施例の両内外シュー１５、１
６を用いた連結機構に代えて、斜板１４と各ピストン９
とをピストンロッドによって連結するようにしてもよ
い。さらには、上記実施例では斜板１４が駆動軸６の回
転と同期して回転する圧縮機を採用したが、前記従来の
圧縮機のように回転駆動体と相対摺動をし、自らは回転
しない揺動斜板を採用した型の圧縮機にも、本発明を適
用することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の圧縮機で
は、回転支持体に後方側へ突出して設けられた支持アー
ムと、該支持アームの把持部にその基端が前後方向へ回
動可能に把持されその脚部が前記斜板側に設けられたガ
イド孔にスライド可能に挿通されたガイドピンとでヒン
ジ機構が構成されているため、ピストンのトップクリア
ランスを略一定に保つつつ、圧縮反力に基づくモーメン
トによる容量制御の阻害を防止することができる。

【００３０】また、この圧縮機では、ヒンジ機構のガイ
ド孔がクランク室と連通する細孔を有してガイドピンの
スライドによって容積変化を生じる減衰室をもつため、
最大容量への復帰及び最大容量からの容量減少を緩やか
に行なうことができる。したがって、この圧縮機が例え
ば車両空調装置に組み込まれた場合、空調装置のハンチ
ングは有効に抑制される。このため、蒸発器の吹き出し
温度及び圧縮機の容量制御は安定し、好適な空調が容易
になるとともに、圧縮機を含めた空調装置の耐久性が向
上され、かつ好適な運転フィーリングが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の圧縮機の縦断面図である。

【図２】実施例の圧縮機に係り、図１のIIーII線断面図
である。

【図３】実施例の圧縮機に係り、最大傾角時のヒンジ機
構等を示す断面図である。

【図４】実施例の圧縮機に係り、最小傾角時のヒンジ機
構等を示す断面図である。

【図５】実施例の圧縮機に係り、容量変化速度と抵抗力
との関係を示すグラフである。

【図６】他の実施例の圧縮機に係り、図４と同様の断面
図である。

【図７】提案の圧縮機に係り、図２と同様の断面図であ
る。

【符号の説明】

１…シリンダブロック ２…フロントハウジング
３…リアハウジング ５…クランク室 ６…駆動軸
８…シリンダボア ９…ピストン １０…回転支持体
１３…回転駆動体 １４…斜板 Ｋ…ヒンジ機構
１１…球面スリーブ １５、１６…内外シュー（連結機構）１７…ブラケット １８Ａ、１８Ｂ…支持アーム １８ａ、１８ｂ…
把持部 ２１Ａ、２１Ｂ…ガイドピン ２１ａ、２１ｂ…
球体部（基端） ２１ｃ、２１ｄ…棒状部（脚部） ２２ａ、２２ｂ…
ガイド孔 ２２ｃ、２２ｄ…細孔 ２２ｅ、２２ｆ…
減衰室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 27/08 F04B 27/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダブロックにシリンダボアが区画形
   成されるとともに、該各シリンダボアにはそれぞれピス
   トンが往復動可能に収容され、ハウジングに支持された
   駆動軸にはクランク室内に位置する回転支持体が同期回
   転可能に支持され、該回転支持体との間にヒンジ機構を
   介しかつ前記駆動軸との間にスリーブを介して斜板が傾
   角変位可能に枢支され、該斜板と前記ピストンとの間に
   は前記斜板の揺動運動を各該ピストンの往復動に変換す
   る連結機構が介装され、前記クランク室内の圧力により
   前記斜板の傾角を制御して圧縮容量を変化するように構
   成した容量可変型斜板式圧縮機において、 前記ヒンジ機構は、前記回転支持体に後方側へ突出して
   設けられた支持アームと、該支持アームの把持部にその
   基端が前後方向へ回動可能に把持されその脚部が前記斜
   板側に設けられたガイド孔にスライド可能に挿通された
   ガイドピンとからなり、かつ該ガイド孔は、前記クラン
   ク室と連通する細孔を有して該ガイドピンのスライドに
   よって容積変化を生じる減衰室をもつことを特徴とする
   容量可変型斜板式圧縮機。