JP3182944B2 - 揺動斜板式可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば車両空調装置に
使用される揺動斜板式可変容量圧縮機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の最小容量起動型可変容量圧縮機と
して、例えば特開昭６０−２５９７７７号公報に示され
ているものが提案されている。この圧縮機においては、
ハウジング内に片頭ピストンを収容するための複数のシ
リンダボアを互いに平行に形成したシリンダブロックを
設け、前記ハウジングの一方にクランク室を設けて回転
軸を支持し、該回転軸にはラグプレートを嵌合固定し、
該ラグプレートにはヒンジ機構を介して揺動斜板を前後
方向への往復揺動可能に装着している。そして、前記回
転軸の回転により前記揺動斜板を前後動させて前記片頭
ピストンをシリンダボア内で往復動させ、吸入室から吸
入した冷媒ガスをシリンダボア内で圧縮して吐出室へ吐
出するようになっている。又、前記ピストンの背面に作
用するクランク室圧力と前面に作用する吸入圧力との差
圧調節により揺動斜板の傾斜角を変更してピストンの往
復動ストロークを変更し、吐出容量を調整するようにな
っている。前記揺動斜板は復帰バネにより常には最小容
量状態に付勢されている。さらに、バルブプレートには
吸入孔と吐出孔が形成され、該バルブプレートのピスト
ン側に接合した吸入弁形成板に形成したフラッパ状の吸
入弁により前記吸入孔を開閉し、バルブプレートのピス
トンと反対側に接合した吐出弁形成板に設けた吐出弁に
より吐出孔を開閉するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記圧縮機が最小容量
停止状態で空調装置のスイッチオンにより高速回転起動
されると、ピストンの往復動作により吸入孔から多量の
冷媒ガスが吸入されるので、シリンダボア内作動室の圧
力が高くなり、このためピストンの背面に作用するクラ
ンク室内の圧力と、ピストンの前面に作用する吸入圧力
との差圧が小さくなる。従って、ピストン及びロッドを
介して前記揺動斜板の傾斜角を増大する方向に作用する
曲げモーメントが大きくなり、最小容量状態を維持でき
なくなり、高速回転のため最小容量状態に維持する必要
があるにも係わらず、大容量となり動力損失を招くとと
もに、起動ショックが大きくなるという問題があった。

【０００４】このため従来は吐出室とクランク室を連通
する給気通路に制御弁を設け、圧縮機の回転数を検出し
て圧縮機の回転数が所定値以上に増大した場合に、前記
制御弁を開放して吐出室からクランク室へ高圧の冷媒ガ
スを供給して前記ピストンの背面と前面に作用する差圧
を増大するようにしている。そして、前記揺動斜板の傾
斜角を減少し、ピストンのストロークを減少して吐出容
量を最小状態に保持するようにしている。このように回
転センサ及び制御装置を使用することは、装置が複雑に
なり高価になるという問題があった。

【０００５】この発明の目的は上記従来の問題点を解消
して特別の装置を使用することなく、高速で起動された
場合に小容量運転を確実に行い動力損失を抑制し、起動
ショックを緩和することができる揺動斜板式可変容量圧
縮機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、ハウジング内に片側ピストンを収容するた
めの複数のシリンダボアを互いに平行に形成したシリン
ダブロックを設け、前記ハウジングの一方にクランク室
を設けて回転軸を支持し、該回転軸にはラグプレートを
嵌合固定し、該ラグプレートにはヒンジ機構を介して揺
動斜板を前後方向への往復揺動可能に装着するととも
に、前記回転軸の回転により前記揺動斜板を前後動させ
て前記片側ピストンをシリンダボア内で往復動させ、吸
入室から吸入した冷媒ガスをシリンダボア内で圧縮して
吐出室へ吐出するようになし、さらに前記ピストンの背
面に作用するクランク室圧力と前面に作用する吸入圧力
との差圧調節により揺動斜板の傾斜角を変更してピスト
ンの往復動ストロークを変更し、吐出容量を調整するよ
うになし、前記揺動斜板を復帰バネにより常には最小容
量状態に付勢した最小容量起動型可変容量圧縮機におい
て、前記吸入室とシリンダボア内作動室を連通する吸入
通路の出口をシリンダボア内周面に開口するとともに、
最小容量状態での下死点位置にあるピストンの前面を前
記吸入通路の出口を一部閉鎖するように設定している。

【０００７】

【作用】この発明は揺動斜板の傾斜角が最小で最小容量
位置に停止されている状態で、車両の低速又は中速走行
時に冷房装置のスイッチオンにより圧縮機の電磁クラッ
チが入ると、回転軸が低速又は中速で回転され、ラグプ
レート及びヒンジ機構を介して揺動斜板が前後方向に揺
動される。このためピストンが最小のストロークで往復
動作され、吸入室から吸入通路を通してシリンダボア内
作動室に吸入した冷媒ガスが圧縮され、吐出孔を通して
吐出室へ吐出される。前記吸入通路はピストンが下死点
にあっても一部閉塞されるが、ピストン往復動が低速又
は中速であるため絞り作用が殆どなく、冷媒ガスの吸入
が適正に行われる。このため冷房負荷が大きくて冷媒ガ
スの吸入圧力が高い起動時には、ピスントの背面と前面
に作用するクランク室圧力と吸入圧力との差圧が小さい
ので、揺動斜板の傾斜角が増大して大容量運転に移行さ
れる。

【０００８】圧縮機の停止状態で車両の高速走行時に冷
房装置のスイッチオンにより圧縮機の電磁クラッチが入
ると、圧縮機は高速回転で起動される。このときピスト
ンはシリンダボア内で高速にて往復動作され、ピスント
が下死点に移動した場合に吸入通路の出口が中間開口状
態にあるため、吸入室から作動室内への冷媒ガスの吸入
量が絞り作用により抑制され、作動室内の吸入圧力が低
下する。このため、ピストンの背面に作用するクランク
室圧力と前面に作用する吸入圧力との差圧が大きい状態
に保持され、揺動斜板の傾斜角は最小に保持され、最小
容量状態が確実に保持される。そして、圧縮機が中速又
は低速回転されると、前述したように吸入圧力が上昇す
るので、揺動斜板の傾斜角が増大し、大容量運転に移行
される。

【０００９】

【実施例】以下、この発明を具体化した第１実施例を図
１〜図４に基づいて説明する。図２に示すように、シリ
ンダブロック１のフロント側端面にはフロントハウジン
グ２が接合固定されている。前記シリンダブロック１の
リヤ側端面には吸入室３ａと吐出室３ｂを区画形成する
リヤハウジング３が接合固定されている。前記シリンダ
ブロック１にはシリンダボア１ａが複数箇所に形成され
ている。

【００１０】前記フロントハウジング２内に形成された
クランク室２ａ内には回転軸４がベアリングを介して回
転可能に支持されている。前記回転軸４にはラグプレー
ト５が嵌合固定され、該プレート５のヒンジ機構を構成
する支持アーム５ａに形成した長孔５ｂには揺動斜板と
しての回転斜板６が同じくヒンジ機構を構成する連結ピ
ン７により前後方向の傾動可能に連結されている。同じ
く回転軸４にはスライダー８が前後方向への往復動可能
に支持され、このスライダー８には回転斜板６のボス部
６ａが連結ピン９により回動可能に連結されている。前
記回転斜板６のボス部外周面には揺動板１０が相対回転
可能に嵌合されている。前記スライダー８はコイル状の
バネ１１により揺動板１０の傾斜角を減少する方向に付
勢されている。揺動板１０はシリンダブロック１とフロ
ントハウジング２に固定した回転防止ロッド１２により
回転が阻止される。又、回転軸４には前記スライダー８
の一端部を位置規制して、最小容量状態での揺動板１０
の傾斜角を一定に保持するストッパ４ａが嵌合固定され
ている。

【００１１】前記シリンダボア１ａにはピストン１３が
嵌合されている。このピストン１３はロッド１４を介し
て前記揺動板１０に連結されている。前記シリンダブロ
ック１とリヤハウジング３との間には収入孔１５ａ及び
吐出孔１５ｂを有するバルブプレート１５が介在されて
いる。該バルブプレート１５の前面には前記吸入孔１５
ａを開閉するフラッパ状の吸入弁１６ａを形成した吸入
弁板１６が、バルブプレート１５の後面には吐出孔１５
ｂを開閉する吐出弁１７ａを形成した吐出弁板１７がそ
れぞれ接合されている。さらに、前記吐出弁板１７の後
面には吐出弁１７ａの開放位置を規制するリテーナ１８
ａを有するリテーナプレート１８が接合されている。

【００１２】前記吸入孔１５ａはシリンダブロック１に
形成した吸入通路１ｂに連通されている。この吸入通路
１ｂの円形状をなす出口１ｃ側はシリンダボア１ａの内
周面に開口されている。そして、揺動板１０の傾斜角が
バネ１１により最小で、吐出容量が最小の状態におい
て、図１に示すようにピストン１３が下死点にあると
き、出口１ｃの例えば二分の一がピストン１３の外周面
により閉鎖されるようにしている。

【００１３】さらに、前記リヤハウジング３には図示し
ないが容量制御弁が設けられている。この容量制御弁に
よりクランク室２ａから吸入室３ａに連通する抽気通路
の開閉を行う。そして、前記ピストン１３の前後に作用
するクランク室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧Δｐを
調整して、揺動板１０の傾斜角を変更し、ピストン１３
のストロークを変更することにより、吐出容量を調整す
るようになっている。

【００１４】次に、前記のように構成した最小容量起動
型可変容量圧縮機について、その作用を説明する。圧縮
機が停止した状態では図２において、バネ１１により揺
動板１０がスライダー８及び回転斜板６とともに後方へ
移動され、該揺動板１０の傾斜角が最小で最小容量運転
可能な状態となる。この状態で車両冷房装置のスイッチ
オンにより電磁クラッチ（図示略）が入ると、回転軸４
がエンジンの動力により回転される。

【００１５】前記回転軸４の回転によりラグプレート
５、支持アーム５ａ、及び連結ピン７を介して回転斜板
６及び揺動板１０が最小傾斜状態で回転される。これに
よりピストン１３がシリンダボア１ａ内で最小のストロ
ークで往復動され、吸入室３ａからシリンダボア１ａ内
作動室Ｒに吸入した冷媒ガスは圧縮された後、吐出孔１
５ｂを通して吐出室３ｂへ吐出される。

【００１６】車両の低速又は中速走行時に冷房装置のス
イッチオンにより圧縮機の電磁クラッチが入ると、回転
軸４が低速又は中速で回転される。このとき前記吸入通
路１ｂはピストン１３が下死点にあってもピストン外周
面により一部閉鎖されているが、冷媒ガスの吸入が適正
に行われ、図３に実線で示すように作動室Ｒ内の圧力
（負圧）低下は小さくなる。このため冷房負荷が大きく
て冷媒ガスの吸入圧力Ｐｓが高い起動時には、ピスント
１３の背面と前面に作用するクランク室圧力Ｐｃと吸入
圧力Ｐｓとの差圧Δｐが小さいので、揺動板１０の傾斜
角が増大して大容量運転に移行される。

【００１７】前記回転軸４が車両の加速時に高速回転さ
れると、ピストン１３もシリンダボア１ａ内で高速度で
往復動される。このため吸入孔１５ａ及び吸入通路１ｂ
を通してシリンダボア内作動室Ｒに冷媒ガスが吸入され
るが、吸入通路１ｂの約二分の一が下死点にあるピスト
ン１３の外周面により閉鎖されているので、冷媒ガスの
吸入量が絞り作用により抑制される。このため、高速回
転で起動されると図３に破線で示すように作動室Ｒ内の
圧力が低下し、ピストン１３の背面に作用するクランク
室圧力Ｐｃと前面に作用する吸入圧力Ｐｓとの差圧Δｐ
が大きくなり、このため揺動板１０は傾斜角が最小の最
小容量状態に付勢保持される。

【００１８】そして、車両が通常の速度になり、エンジ
ンの回転数が定常状態になってピストン１３の往復動速
度が低下すると、作動室Ｒ内の吸入圧力Ｐｓが上昇する
ので、前記差圧Δｐが減少し、揺動板１０の傾斜角が増
大して大容量運転に移行する。

【００１９】圧縮機の大容量運転が継続されて、冷房負
荷が低下し、吸入圧力Ｐｓが低下すると、前記クランク
室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧Δｐが増大して揺動
板１０の傾斜角が減少し、ピストン１３のストロークが
減少して小容量状態となる。

【００２０】次に、この発明を具体化した第２実施例を
図４〜図６に基づいて説明する。この実施例では前述し
た圧縮機において、シリンダブロック１の中心孔１ｄ及
びリヤハウジング３の中心孔３ｃによりバルブ収容室２
０を形成し、該収容室２０にはロータリーバルブ２１が
回転軸４に連結したカップリング２２により回転を回転
可能に収容されている。該ロータリーバルブ２１には吸
入通路２３及び吸入案内溝２４が形成され、吸入室３ａ
と前記吸入通路１ｂとを連通可能である。

【００２１】従って、回転軸４が回転されると、ロータ
リーバルブ２１の吸入案内溝２４が図５において、吸入
行程中の作動室Ｒと連通されて吸入室３ａから冷媒ガス
が作動室Ｒに吸入される。又、圧縮行程ではロータリー
バルブ２１の外周面により吸入通路１ｂが閉鎖された状
態で作動室Ｒ内でガスの圧縮が行われ、圧縮されたガス
は吐出孔１５ｂから吐出室３ｂへ吐出される。

【００２２】この第２実施例においても最小容量状態で
ピストン１３により吸入通路１ｂの出口１ｃが半開口状
態であるため、第１実施例と同様に高速回転起動時に揺
動板１０が最小傾斜角に保持されて、動力損失が抑制さ
れ、起動時のショックが緩和される。

【００２３】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、次のように具体化することもできる。吸
入通路１ｂの出口１ｃの形状を長孔状、楕円状等任意の
形状にすること。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明は回転セ
ンサ等の特別の高価な装置を使用することなく、圧縮機
が高速で起動された場合に小容量運転を確実に行い動力
損失を抑制し、起動ショックを緩和することができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した第１実施例を示す要部の
縦断面図である。

【図２】揺動板式可変容量圧縮機の縦断面図である。

【図３】回転軸の回転角と作動室の圧力との関係を示す
グラフである。

【図４】この発明の第２実施例における揺動板式可変容
量圧縮機の縦断面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】ロータリーバルブの斜視図である。

【符号の説明】

１ シリンダブロック、１ａ シリンダボア、１ｂ 吸
入通路、１ｃ 出口、２ フロントハウジング、２ａ
クランク室、３ リヤハウジング、３ａ 吸入室、３ｂ
吐出室、４ 回転軸、５ ラグプレート、５ａ ヒン
ジ機構を構成する支持アーム、６ 揺動斜板としての回
転斜板、ヒンジ機構を構成する連結ピン、８ スライダ
ー、１０ 揺動板、１１ 復帰バネ、１３ 片側ピスト
ン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹中 健二 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 (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】 ハウジング内に片側ピストンを収容する
   ための複数のシリンダボアを互いに平行に形成したシリ
   ンダブロックを設け、前記ハウジングの一方にクランク
   室を設けて回転軸を支持し、該回転軸にはラグプレート
   を嵌合固定し、該ラグプレートにはヒンジ機構を介して
   揺動斜板を前後方向への往復揺動可能に装着するととも
   に、前記回転軸の回転により前記揺動斜板を前後動させ
   て前記片側ピストンをシリンダボア内で往復動させ、吸
   入室から吸入した冷媒ガスをシリンダボア内で圧縮して
   吐出室へ吐出するようになし、さらに前記ピストンの背
   面に作用するクランク室圧力と前面に作用する吸入圧力
   との差圧調節により揺動斜板の傾斜角を変更してピスト
   ンの往復動ストロークを変更し、吐出容量を調整するよ
   うになし、前記揺動斜板を復帰バネにより常には最小容
   量状態に付勢した最小容量起動型可変容量圧縮機におい
   て、 前記吸入室とシリンダボア内作動室を連通する吸入通路
   の出口をシリンダボア内周面に開口するとともに、最小
   容量状態での下死点位置にあるピストンの前面を前記吸
   入通路の出口を一部閉鎖するように設定した揺動斜板式
   可変容量圧縮機。