JPH048875A - 斜板型可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえば自動車用空調装置における冷媒圧縮
機として使用するのに適した斜板型可変容量圧縮機に関
する。

〔従来の技術〕

本発明者等は先に、斜板の傾斜角を変更したとき同時に
斜板の回転中心位置が移動してピストンのトップクリア
ランスを小さな値に保つことができる斜板型の可変容量
圧縮機を開発した。この圧縮機においては、双頭のピス
トンを使用し、一方のピストンヘッドにおいて上記のよ
うにトップクリアランスを小さな値に保つことによって
、他方のピストンヘッドの側においてデッドボリューム
が生じてポンプ作用をしなくなった時でも、前記一方の
ピストンヘッドの側で小容量のポンプ作用を持続するこ
とによって、小容量から大容量まで幅広く吐出容量を変
更することができるという優れた制御性能を有している
。

先に開発した斜板型可変容量圧縮機においては、圧力制
御弁の制御圧が変更された時に軸方向に移動するところ
の、制御流体圧ピストンとしてのスプールの内部にリヤ
側のラジアルベアリングを設け、それによって斜板の中
心のボールジヨイントを有するリヤ側のシャフトを軸承
し、前記スプールの軸方向移動と共に、これらのラジア
ルベアリング、ボールジヨイントを有するシャフト、及
び斜板等が軸方向に移動するように構成していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の圧縮機は前記のような構成を有しているため、吐
出容量制御のために制御圧を変更してスプールを軸方向
に移動させると、それに支持されているリヤ側のベアリ
ング及びシャフトも移動するが、スプールとそれを軸方
向に案内する面との間には、摺動を可能にするための微
小な遊隙が設けられるために、リヤ側のベアリングにか
かる半径方向の力によってスプールの中心軸線が僅かに
傾斜することがあり、その結果、フロント側とリヤ側の
ベアリングの間に軸ずれが生じて、シャフトの振れ回り
が発生したり、スプールの傾きにより軸方向移動が円滑
に行かなくなったりして、異常摩耗や焼き付きを起こす
おそれもあり、容量制御性や耐久性に悪影響を及ぼすと
いう問題のあることが見出された。

本発明は前記の問題を解決し、圧縮機を駆動するシャフ
トが斜板の両側の２点でハウジングによって確実に支持
され、異常摩耗や焼付き原因となる軸線の傾きや軸ずれ
が、生じないようにすると共に、容量制御のための斜板
の傾斜角調整・保持機構は、構造が従来のものよりも簡
単で且つ堅牢なものとすることを発明の解決すべき課題
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の斜板型可変容量圧縮機は、前記の課題を解決す
るための手段として、内部に第１の作動室となるシリン
ダボアと第２の作動室となるシリンダボアとを相対向し
て設けられているハウジングと、前記相対向している対
のシリンダボアにまたがって挿入されている双頭のピス
トンと、前記ハウジングの中に挿通され外部動力によっ
て駆動されるシャフトと、前記シャフトによって駆動さ
れ前記双頭のピストンに係合して軸方向の往復運動を与
える斜板と、前記シャフトに設けられた軸方向の長孔に
挿通され前記斜板の傾動の中心となるスライダーピンと
、前記斜板に前記傾動を起こさせるカム装置と、前記シ
ャフト上の前記斜板の前後の位置において前記シャフト
を軸承するために前記ハウジングに直接取付けられてい
る複数個のベアリングと、前記シャフトの前記ハウジン
グ内に挿入された軸端において前記軸方向の長孔を含む
部分に形成されている円筒部分と、前記シャフトの前記
円筒部分の中に前記軸端側から挿入されて前記スライダ
ーピンに係合する軸部分と制御圧室の制御流体圧を受け
る円盤状頭部を有するスプールとを、それぞれ備えてい
ることを特徴とする。

〔作　用〕

外部動力によってシャフトを回転駆動すると、対のシリ
ンダボアに挿入されている双頭のピストンは斜板によっ
て駆動されて軸方向の往復運動をし、各シリンダボア内
で圧縮仕事をする。

吐出容量を変更する場合は、制御圧室の制御流体圧を圧
力制御弁によって変化させ、制御流体圧を受ける円盤状
頭部を有するスプールを軸方向に移動させる。スプール
にはシャフトの軸端に設けられた円筒部分に挿入されて
いる軸部分が設けられており、軸部分の先端がシャフト
の軸部分に設けられた軸方向の長孔に挿通されているス
ライダーピンに係合し、該ピンは斜板の傾動の中心軸で
あるから、スプールの軸方向移動と同じだけの軸方向移
動が斜板に与えられる。この軸方向移動によって、双頭
のピストンの一方の側におけるトップクリアランスが増
大するのを防止し、小吐出容量における圧縮機の作動が
保証される。

斜板の軸方向移動に応じて、カム装置により斜板には所
定の傾斜角が与えられ、斜板によって往復運動をさせら
れる双頭のピストンのストロークが変化する。これは圧
縮機の吐出容量の変化をもたらす。

前記のように斜板の軸方向位置を変化させ、且つその傾
斜角を変化させて吐出容量を変更するための制御力伝達
機構は、シャフトの円筒部内に挿入されたスプールの軸
部と斜板のスライダーピンからなるから、シャフトの外
部には該機構は露出していない。したがって、シャフト
は、その軸端に設けられたベアリングが直接にハウジン
グによって支持される構造をとることができ、同様に７
１ウジングによって直接支持されている他のベアリング
と共に、シャフトが軸振れをしないように強固に、且つ
確実に、それを軸承することが可能となる。

〔実施例〕

本発明圧縮機の実施例の全体構造を示す第１図において
、１は軽合金製のハウジングで、フロントシリンダ２、
リヤシリンダ３、フロントノ１ウジング４、及びリャノ
＼ウジング５から構成され、これらの各部分は数本のス
ルーボルト６によって一体的に結合されている。７はフ
ロントシリンダ２に開口しているフロント側のシリンダ
ボア、８はそれと対向した位置においてリヤシリンダ３
に開口しているリヤ側のシリンダボアで、図には一対が
示されているだけであるが、このように対になったシリ
ンダボア７．８は、この例ではノ１ウジング１内に均等
に配分されて互いに平行に５組設けられている。これら
のシリンダボア７．８の各対には、それぞれ双頭のピス
トン９が挿入されており、フロント側のピストンヘッド
１０とシリンダボア７とによってポンプ作用をするフロ
ント側の第１作動室１２が、またリヤ側のピストンへラ
ド１１とシリンダボア８とによって同様にポンプ作用を
するリヤ側の第２作動室１３が形成される。図中１４は
ピストン９の回転を阻止して、それを軸方向に案内する
りニヤガイドを示している。

１５は圧縮機を駆動するためのシャフトで、フロントハ
ウジング４、フロントシリンダ２、リヤシリンダ３の略
中心を貫通してハウジング１内に伸び、フロントシリン
ダ２の貫通孔に設けられたフロントラジアルベアリング
１６と、リヤシリンダ３の貫通孔に設けられたリヤラジ
アルベアリング１７との２個所において半径方向に軸承
される。シャフト１５はまた、その段部に係合するよう
にフロント側及びリヤ側のシリンダ２．３にそれぞれ設
けられたフロントスラストベアリング１８及びリヤスラ
ストベアリング１９によって軸方向にも軸承される。２
０はフロントハウジング４のシャフト１５の貫通孔に設
けられた軸封装胃を示し、２１はフロント側のブツシュ
、２２はリヤ側のブツシュであって、それぞれスラスト
ベアリング１８及び１９を保持している。

２３はシャフト１５の一部に形成された膨大部分で、軸
方向に互いに平行な２つの面が形成されるように切削さ
れており、第１図には片側の面２４だけが示されている
。そして膨大部分２３にはカム溝２５が軸線を横切って
斜めに開口している。

すべてのピストン９を軸方向に往復運動させるために、
球の一部をなすシュー２６及び２７を介して各ピストン
９の中央部分に係合する環状円盤形の斜板２８が、リヤ
シリンダ３の内腔である斜板室２９内において、シャフ
ト１５に支持されて設けられる。

すなわち、斜板２８の中に圧入されて一体化されている
大むね筒状の斜板ガイド３０には、斜板２８の直径方向
にスライダーピン３１が挿通され、シャフト１５の右端
の円筒部分３２の一部にそれを横切って軸方向に設けら
れた長孔３３に係合している。このように、斜板２８は
スライダーピン３１と長孔３３によってシャフト１５に
対して傾斜可能であると同時に、シャフト１５上を長孔
３３の範囲内で軸方向にも移動することが可能となる。

なお、スライダーピン３１は斜板２８の開口に斜板ガイ
ド３０を圧入することによって抜は止めとなる。斜板２
８の傾動と軸方向移動を関連させるために、斜板ガイド
３０には軸方向に互いに平行な２つの板状アームが付設
されており（第１図には片側のアーム３４の一部のみが
示されている。）、それらのアームの間に挿通されて抜
は止めを施こされたアームピン３５が、それに嵌挿され
たアームローラ３６を介して、シャフト１５の膨大部分
２３に設けられた前述のカム溝２５に係合している。

斜板２８のシャフト１５に対する傾斜角を変更すると同
時に、斜板２８の中心、すなわちスライダーピン３１を
軸方向に移動させるために、シャフト１５の右端に形成
された円筒部分３２の円筒内面３７には、スプール３８
の中心から長く伸びている一体の軸部分３９が、シャフ
ト１５に対して軸方向及び回転方向に摺動可能に遊嵌さ
れており、スプール３８の制御ピストンとなる円盤状頭
部４０が、リヤハウジング５に円筒状の内腔として設け
られた制御シリンダ４１に対して、○リング４２によっ
て液封されて摺動嵌合している。スプール３８は円盤状
頭部４０のリヤ側において、制御シリンダ４１との間に
制御圧室４３を形成し、その中に設けられた圧縮スプリ
ング４４によって図中で軸方向の左方に付勢され、軸部
分３９の先端が常にスライダーピン３１と接触係合して
いる。

制御圧室４３には圧力制御弁４６によって圧縮機の吸入
圧（低圧）と吐出圧（高圧）が選択的に連通されること
ができ、それによって制御圧室４３の圧力を変化させて
、スプール３８の円盤状頭部４０の左側に作用している
吸入圧との釣合い位置へスプール３８を移動させる。こ
の移動がスプールの軸部分３９からスライダーピン３１
に伝えられ、斜板２８がピストン９から受ける圧縮作用
の反力による軸方向力（図中右方へ作用する）に抗して
斜板２８を軸方向に移動（スライダーピン３１が長孔３
３内を移動する）させ、それに伴ってカム溝２５とアー
ムピン３５の作用により斜板２８を傾斜させる。

第１図はこのようにして斜板２８の中心（スライダーピ
ン３１）を最も左へ移動させて、斜板２８が最大の傾斜
角（シャフト１５と垂直な面に対して）を取った状態を
示しており、この状態ではピストン９の往復動ストロー
クは最大となり、それに伴って圧縮機としての吐出容量
が最大となる。第１図から明らかなように、ピストン９
が右方向へ移動することによって、第２作動室１３が縮
小して吐出行程を示し、それと反対に第１作動室１２が
拡大して吸入行程を示すが、第１図の状態では左右のピ
ストンヘッド１０及び１１がいずれも最小のヘッドクリ
アランスをとる位置まで移動するので、第１及び第２の
作動室１２及び１３がいずれも有効な圧縮仕事（ポンプ
作用）をする。

これに対して、第２図に示すように、制御圧室４３の圧
力が吸入圧（低圧）とされ、ピストン９が受ける圧縮反
力による軸方向力によってスプール３８が右方に押され
たとき、スライダーピン３１が長孔３３内において右方
へ移動することにより、アームピン３５もシャフトのカ
ム溝２５の中を移動して、斜板３５の傾斜角（シャフト
１５に垂直な平面に対する）が小（第２図の場合は零に
近い。）となる。

したがって、ピストン９の往復運動のストロークは小と
なり、第１作動室１２において圧縮比が小となって有効
な圧縮仕事（ポンプ作用）が行なわれなくなるが、斜板
２８の中心が右方へ移動し、ピストン９の往復運動の中
心も右方へ偏る結果、リヤ側のピストンへラド１１のト
ップクリアランスは第１図と同様に小さく保持されて、
第２作動室１３の圧縮仕事（ポンプ作用）が維持される
。

第１図に戻って、第１作動室１２及び第２作動室１３へ
圧縮すべき低圧の流体（たとえば冷媒ガス）を吸入する
ために、フロントハウジング４には第１吸入室４７が設
けられると共に、リヤハウジング５には第２吸入室４８
が設けられており、それらはフロント及びリヤシリンダ
２及び３にそれぞれ穿孔された吸入通路４９及び５０に
よって斜板室２９に連通している。斜板室２９は吸入ポ
ート５１に通じていて、自動車用空調装置の場合は、冷
媒の蒸発器から潤滑油ミストを含む冷媒ガスを受は入れ
ることになる。各吸入室４７．４８と各作動室１２・１
３との間を導通させる吸入孔５２．５３を有するサイド
プレート５４．５５には、各作動室１２．１３が各吸入
室４７・４８よりも低圧となった時に開く吸入弁が設け
られるが、吸入弁は図面においては省略されている。ま
た、第１図及び第２図から明らかなように、スプール３
８の制御ピストンである円盤状頭部４０の左側の室５６
は吸入室４８に通じており、前述のようにスプール３８
が吸入圧と制御圧室４３との差圧によって、斜板２８の
軸方向位置と傾斜角を変更して圧縮機の吐ａ容量を変え
るた絶の制御力を発生する。

また、５７は第１吐出室、５８は第２吐出室であって、
これらの吐出室と各作動室１２．１３との間には、吐出
孔５９．６０と、各作動室の圧力が各吐出室の圧力より
も高くなった時に開く吐出弁６１．６２とが、前述のサ
イドプレー）５４．５５にそれぞれ設けられている。２
つの吐出室５７．５８は図示しない吐出通路に合流して
おり、自動車用空調装胃の場合は凝縮器に接続されるこ
とになる。前述のように、第２図の状態に近く斜板２８
の傾斜角が小となった時は、第１作動室１２における圧
縮比が小さくなるために、そこで圧縮された流体が吐出
弁６１を押し開いて第１吐出室５７へ流出するほどの圧
力に達しないので、吐出弁６１が開かないで第１作動室
１２がデッドボリュームになり、有効な圧縮仕事をしな
くなるのである。このようなときでも第２作動室１３が
、吐出量は小さくても高圧を発生して吐出弁６２を押し
開くために、圧縮作用を維持することは既に述べた通り
である。

シャフト１５が自動車のエンジン等によって回転駆動さ
れると、斜板２８も同じ回転運動に加えて揺動運動をも
行なう。回転運動の成分はピストン９に嵌め込まれたシ
ュー２６．２７と斜板２８の周縁部との摺動を生じるだ
けで、ピストン９に何らの運動をも発生させないが、揺
動運動の成分はピストン９に軸方向の往復運動を発生さ
せ、第１作動室１２及び第２作動室１３、あるいは、小
容量時において第２作動室１３は流体の圧縮仕事を行な
う。その際、球の一部をなすシュー２６及び２７は、斜
板２８の周縁部を挟んだ状態で、各ピストン９の中央部
のくぼみに設けられた球形面の中で傾動運動を行なう。

吐出容量を変更するために制御圧室４３の圧力が圧力制
御弁４６によって変更され、スプール３８の軸部分３９
がシャフト１５の円筒部分３２の中で軸方向に移動して
、スライダービン３１と斜板２８の中心が軸方向に移動
するのを許すことも既に述べた。このように、本実施例
ではスプール３８による制御力伝達機構が、主として、
シャフト１５の円筒部分３２の中に設けられたスプール
の軸部分３２と、斜板２８をシャフト１５に連結するス
ライダーピン３１とによって構成されている点に特徴が
あり、それによって制御機構のまとまりが良くなり構造
が簡単になるばかりか、シャフト１５は斜板２８の開口
を通過してリヤシリンダ３の右端近くまで一体のまま伸
びることができ、リヤシリンダ３に直接取付けられたリ
ヤラジアルベアリング１７によって確実且つ強固に支承
されることも可能になって、釉ずれや、それに伴なう軸
振れが全く発生しないという利点が得られる。

このようにシャフト１５が、半径方向にはフロントラジ
アルベアリング１６とリヤラジアルベアリング１７の２
個所において、ハウジング１によって直接支承されるた
砧、軸支持が完全であって、スプール３８の軸方向移動
も円滑に行なわれ、シャフト１５の円筒部分３２と、ス
プール３８の軸部分３９との各中心軸線が傾斜すること
がなく、常に不動の位置を保つことができるので、両者
間には大きな摩擦力が発生することはなく、スプール３
８がシャフト１５につれ回りをしたり、異常な摩耗や焼
き付きを起こすことがなく、円滑な容量制御性や優れた
耐久性が得られる。

第３図は本発明の一つの要部であるシャフト１の円筒部
分３２に挿入されるスプール３８の軸部分３９の変形例
を示したもので、軸部分３９の一部を旋削して肉盗み部
６３を形成したものである。

スプールの軸部分３９は制御力を軸方向に伝えるための
ものであって、大きな曲げ剛性を必要としないので、こ
のように途中の部分の肉を削り取ることによって、軸部
分３９とシャフトの円筒部分３２との摩擦面積を減らし
、スプール３８がシャフト１５によってつれ回りするこ
とを一層確実に防止したものである。

〔発明の効果〕

本発明の構成により、圧縮機のシャフトはハウジングに
取付けられた複数個のベアリングによって確実に支承さ
れ、軸ずれや軸振れを生じることがなく、その中心軸線
が不動の位置に保持されるた約に、シャフトやスプーノ
ベベアリング等に無理な力がかからず、異常摩耗や焼き
付きが防止されることに加えて、スプールの軸部分がシ
ャフトの円筒部分の中に挿通され、直接斜板に連結され
たスライダーピンに係合するという制御力伝達機構をと
っているために、機構が簡単でまとまりが良く、きわめ
て堅牢でもあって容量制御性が良く、総じて高い耐久性
が得られる。

また、軸線のずれがなく、スプールの軸部分とシャフト
の円筒部分との摩擦が少ないので、スプールがシャフト
につれ回りすることも防止され、この面でも上記の効果
がより一層高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断正面図、第２図は
同実施例の他の運転状態を示す縦断正面図、 第３図は他の実施例の要部のみを示す縦断面図である。 １・・・ハウジング、　　　　２・・・フロントシリン
ダ、３・・・リヤシリンダ、 ４・・・フロントハウジング、 ５・・・リヤハウジング、　　６・・・スルーボルト、
７・　８・・・シリンダボア、９・・・ピストン、１０
・１１・・・ピストンヘッド、 １２・・・第１作動室（フロント側）、１３・・・第２
作動室（リヤ側）、 １４・・・リニヤガイド、１５・・・シャフト、１６・
・・フロントラジアルベアリング、１７・・・リヤラジ
アルベアリング、 １８・・・フロントスラストベアリング、１９・・・リ
ヤスラストベアリング、 ２０・・・軸封装置、　　　　２１　、２２・・・ブツ
シュ、２３・・・膨大部分、　　　　２４・・・面、２
５・・・カムＬ　　　　　　　２６．２７・・・シ２−
２８・・・斜板、　　　　　　２９・・・斜板室、３０
・・・斜板ガイド、３１・・・スライダーピン、３２・
・・円筒部分、　　　　３３・・・長孔、３４・・・ア
ーム、３５・・・アームピン、３６・・・アームローラ
、３７・・・円筒内面、３８・・・スプール、　　　　
３９・・・軸部分、４０・・・円盤状頭部（制御ピスト
ン）、４１・・・制御シリンダ、　　４２・・・Ｏリン
グ、４３・・・制御圧室、　　　　４４・・・圧縮スプ
リング、４５・・・スナップリング、　４６・・・圧力
制御弁、４７・・・第１吸入室、　　　４８・・・第２
吸入室、４９．５０・・・吸入通路、　　５１・・・吸
入ポート、５２．５３・・・吸入孔、 ５４．５５・・・サイドプレート、 ５６・・・左側の室、　　　　５７・・・第１吐出室、
５８・・・第２吐出室、　　　５９．６０・・・吐出孔
、６１　、６２・・・吐出弁、　　　６３・・・肉盗み
部。 第３図 １７・・リヤラジアルベアリング ３２・・・シャフトの円筒部分 ５９・・スプールの軸部分 ６３・・肉盗み部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．内部に第１の作動室となるシリンダボアと第２の作
   動室となるシリンダボアとを相対向して設けられている
   ハウジングと、前記相対向している対のシリンダボアに
   またがって挿入されている双頭のピストンと、前記ハウ
   ジングの中に挿通され外部動力によって駆動されるシャ
   フトと、前記シャフトによって駆動され前記双頭のピス
   トンに係合して軸方向の往復運動を与える斜板と、前記
   シャフトに設けられた軸方向の長孔に挿通され前記斜板
   の傾動の中心となるスライダーピンと、前記斜板に前記
   傾動を起こさせるカム装置と、前記シャフト上の前記斜
   板の前後の位置において前記シャフトを軸承するために
   前記ハウジングに直接取付けられている複数個のベアリ
   ングと、前記シャフトの前記ハウジング内に挿入された
   軸端において前記軸方向の長孔を含む部分に形成されて
   いる円筒部分と、前記シャフトの前記円筒部分の中に前
   記軸端側から挿入されて前記スライダーピンに係合する
   軸部分と制御圧室の制御流体圧を受ける円盤状頭部を有
   するスプールとを、それぞれ備えていることを特徴とす
   る斜板型可変容量圧縮機。