JPH0676793B2 - 可変容量型斜板式圧縮機 - Google Patents

可変容量型斜板式圧縮機

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JPH0676793B2
JPH0676793B2 JP63167418A JP16741888A JPH0676793B2 JP H0676793 B2 JPH0676793 B2 JP H0676793B2 JP 63167418 A JP63167418 A JP 63167418A JP 16741888 A JP16741888 A JP 16741888A JP H0676793 B2 JPH0676793 B2 JP H0676793B2
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swash plate
guide
pressure
displacement
curve
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真広 川口
久雄 小林
正行 谷川
功 都築
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株式会社豊田自動織機製作所
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1054Actuating elements
    • F04B27/1072Pivot mechanisms

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

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
に関するものである。
[従来の技術] 特開昭58−162782号公報に開示されている両頭ピストン
式圧縮機では斜板が回転軸と一体的に回転可能かつ前後
に揺動可能に支持されており、この斜板の傾角が冷房負
荷を反映する吸入圧情報に基づいて制御されるようにな
っている。しかしながら、斜板の揺動中心が回転軸上の
固定位置に設定されているため、両頭ピストンの圧縮行
程上死点が前後両圧縮室のいずれにおいても斜板傾角に
応じて変動し、斜板傾角が零側に近い小容量側の圧縮作
用領域では実質的な圧縮及び吐出を行なうことができな
い。
本願出願人はこの欠点を改良した圧縮機を特願昭62−29
8630号で出願している。この圧縮機における斜板の揺動
中心は両頭ピストンを収容するシリンダブロックのシリ
ンダボアと対応する回転軸の半径方向位置に設定されて
おり、これにより両頭ピストンの一側のシリンダボアに
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接続される
制御圧室の容積を変える摺動制御体及び斜板を介して前
後両シリンダボア内の圧力による斜板揺動力と制御圧室
内の圧力との対抗により制御されるようになっており、
摺動制御体は回転軸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が回転軸に付与する作用
力は斜板側のガイドピンを介して回転軸側のガイド孔に
受け止められ、ガイドピンとガイド孔とのガイド関係に
より斜板傾角が制御されるようになっている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、特願昭62−298630号に開示されるガイド
孔では最大容量側での制御圧力の単調増大をもたらすこ
とができず、この領域では補正ばねを用いて制御圧力の
補正を行なう必要があり、回転軸と摺動制御体との間に
補正ばねを介在する構成が機構の複雑化を招く。又、吐
出圧と吸入圧との比、即ち圧縮比が高い場合には補正ば
ねのばね力を大きくして制御圧力を引き上げ補正しなけ
ればならず、圧縮比が低い場合には補正を必要とされる
斜板傾角範囲を前記補正ばねの作用範囲内に全て包含す
ることができない。しかも、補正ばねのばね力を過大に
すると低圧縮比の場合の制御圧力がこの低圧縮比の場合
の吐出圧を越えてしまい、制御不能となる。
本発明は、両頭ピストンを収納する一方のシリンダボア
における圧縮行程上死点を定位置とする可変容量型圧縮
機の容量可変制御性を向上することを目的とするもので
ある。
[課題を解決するための手段] そのために本発明では、冷媒ガス圧縮により生じる斜板
揺動力と制御圧室内の圧力とを斜板及び摺動制御体を介
して対抗させ、この対抗により揺動される斜板側にはガ
イドピンを取り付けると共に、回転軸側には前記ガイド
ピンとガイド関係を持つガイド孔を設け、回転軸の軸線
方向への前記ガイドピンの変位位置を変数とするガイド
孔のガイド曲線として斜板傾角増大方向へのガイドピン
の変位に対して単調増大かつ途中で負から正へ変わる変
曲点を持ち、かつある圧縮比において吐出容量の変動に
対して線型的な制御圧変移をもたらす曲線とした。
[作用] 回転軸に対する斜板の作用力は斜板側のガイドピンを介
して回転軸側のガイド孔に受け止められ、斜板傾角はガ
イド孔とガイドピンとのガイド関係で制御される。
ガイドピンはガイド曲線に沿って変位するが、斜板傾角
増大方向へのガイドピンの変位に対して単調増大かつ途
中で負から正へ変わる変曲点を持ち、かつある圧縮比に
おいて吐出容量の変動に対して線型的な制御圧変移をも
たらす曲線をガイド曲線として採用することにより、摺
動制御体の可動範囲内で制御圧力は吸入圧と吐出圧との
間に抑えられ、しかも斜板傾角増大方向へのガイドピン
の変位に対して単調に増大する。
[実施例] 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に基づいて説
明する。
シリンダブロック1の前後両端面にはフロントハウジン
グ2及びリヤハウジング3が接合固定されており、フロ
ントハウジング2及びシリンダブロック1には回転軸4
がフロント軸部4aを介して回転可能に支持されている。
フロント軸部4aの内端側にはリヤ軸部4bがベアリング受
け板8及び連結体5,6を介して連結固定されていると共
に、連結体5,6にはガイド孔5a,6aが形成されており、ベ
アリング受け板8とシリンダブロック1の内端面との間
にはスラストベアリング27が介在されている。
リヤ軸部4bにはガイドブッシュ7がスライド可能に嵌合
されており、ガイドブッシュ7の基端部の左右には軸ピ
ン7a(一方のみ図示)が突設されていると共に、軸ピン
7aには斜板9が回動可能に支持されている。斜板9の前
面にはブリッジ9aが形成されていると共に、その中間部
にはガイドピン9bが両側方へ突出するように嵌着されて
おり、ガイドピン9bの両端部には回転子9cが取付けられ
ている。ブリッジ9aは両連結体5,6間に挟入されている
と共に、両回転子9cが連結体5,6のガイド孔5a,6aに嵌入
されており、これにより斜板9が斜板室1a内で回転軸4
と共に回転する。
回転軸4、斜板9及びガイドブッシュ7は、ガイドピン
9bとガイド孔5a,6aとのガイド関係及び前後にスライド
可能なガイドブッシュ7に対する斜板9の回動可能関係
をもって互いに連結しており、これにより斜板9がガイ
ドブッシュ7のスライドに伴って揺動可能であり、この
揺動中心Cが斜板9の周縁側に設定されている。斜板9
の回転軌跡上にて対応形成されたフロント側シリンダボ
ア1b及びリヤ側シリンダボア1c内には両頭ピストン10が
収容されていると共に、これら複数の両頭ピストン10と
斜板9とはシュー11,12を介して係合しており、両頭ピ
ストン10が斜板9の回転に伴って前後に往復動する。
シリンダブロック1と前後両ハウジング2,3との間には
区画プレート13,14及び弁形成プレート15,16が介在され
ており、前後両ハウジング2,3内には吸入室17,18及び吐
出室19,20が区画形成されている。外部冷媒ガス回路を
構成する吸入管路21内の冷媒ガスは両頭ピストン10の往
復動に伴って入口22から斜板室1aへ入り、フロント側吸
入通路1d及びリヤ側吸入通路1e、フロント側吸入室17及
びリヤ側吸入室18、吸入弁15a,16aにより開閉される吸
入ポート13a,14aを経てフロント側圧縮室Pf及びリヤ側
圧縮室Prへ吸入されて圧縮作用を受ける。そして、両圧
縮室Pf,Prから吐出弁28,29により開閉される吐出ポート
13b,14bを経て両吐出室19,20へ吐出された冷媒ガスは吐
出通路1fへ流出すると共に、吐出通路1fを経て出口23か
ら排出される。
斜板9の揺動中心Cは斜板9の周縁側に設定されている
と共に、リヤ側シリンダボア1c寄りに設定されており、
これによりフロント側圧縮室Pfにおける両頭ピストン10
の圧縮行程上死点は斜板9の傾角に応じて変動するが、
リヤ側圧縮室Prにおける両頭ピストン10の圧縮行程上死
点が第1,4図に示す定位置に規定される。従って、フロ
ント側圧縮室Pfでは斜板傾角が小さい場合には実質的な
吸入及び吐出を伴わない圧縮及び膨張が行われるだけで
あるが、圧縮行程上死点一定のリヤ側圧縮室Prでは斜板
9の傾角に関わりなく吸入及び吐出を伴う実質的な圧縮
が行われる。
リヤ側吸入室18内にはスプール形状の摺動制御体24が前
後方向へスライド可能に嵌入されており、そのフランジ
部24aによりリヤ側吸入室18の一部が制御圧室18aに区画
形成されていると共に、筒部24bがスラストベアリング2
5及びラジアルベアリング26を介してガイドブッシュ7
に相対回転可能に支持されている。これにより制御圧室
18a内の圧力が摺動制御体24、ガイドブッシュ7及び斜
板9を介してフロント側圧縮室Pf内の圧力及びリヤ側圧
縮室Pr内の圧力により生じる斜板揺動力に対抗する。
制御圧室18a、吐出圧領域のリヤ側吐出室20、吸入圧領
域の斜板室1a及び吸入管路21は図示しない容量制御弁機
構に接続されており、摺動制御体24の前後の変位が吸入
管路21内の吸入圧の変動により制御されるようになって
いる。即ち、吸入管路21内の吸入圧に基づく容量制御弁
機構内の弁体の開閉により制御圧室18aが吐出圧相当の
高圧又は吸入圧相当の低圧に切換制御され、斜板9が第
1図に示す傾角最大位置と第4図に示す傾角最小位置と
に揺動切換配置される。
この揺動は回転軸4側のガイド孔5a,6aと斜板9側の回
転式9cとの係合を介して案内され、この案内作用をもた
らすガイド孔5a,6aは回転軸4の軸線lに対して斜交し
ている。ガイドピン9bの変位曲線、即ちガイド孔5a,6a
のガイド曲線Sは第3図に示すようにガイドピン9bの変
位位置xを変数として変位位置x0に変曲点s0を持ち、0
≦x≦x0はガイド曲線Sの接線の傾きαが変数xの増大
につれて減少する負の単調増大区間、x0<x≦x1は傾き
αが変数xの増大につれて増大する正の単調増大区間と
なる。ガイドピン9bの変位位置x1は第3図に実線で示す
軸ピン7aの位置、即ち斜板傾角βが最大の場合に対応
し、吐出容量が最大となる。ガイドピン9bの変位位置x
=0は右側の鎖線で示す軸ピン7aの位置、即ち斜板傾角
βが最小の場合に対応し、吐出容量が最小となる。
第6図に示すグラフの横軸zは摺動制御体24の変位位置
を表し、縦軸Pは制御圧室18a内の制御圧を表す。第5
図に示すグラフの横軸Vは吐出容量を表し、Vmaxは最大
吐出容量、Vminは最小吐出容量を表す。直線Dはガイド
曲線Sを導くための基礎となる直線であり、最小吐出容
量Vminに対応する最小制御圧Pminは吸入圧Ps以上、最大
吐出容量Vmaxに対応する最大制御圧Pmaxは吐出圧Pd以下
に設定されている。
制御圧Pは次式(1)で表される。
P=〔M・sinα/L−ΣFj〕/A+Ps ・・・(1) 但し、Fjは各圧縮室Pf,Prにおける冷媒ガス圧、Mは各
圧縮室Pf,Prにおける冷媒ガス圧Fjにより生じるモーメ
ント、Lは第3図に示す距離、Aは各圧縮室Pf,Prにお
ける受圧面積を表す。
吐出容量Vは摺動制御体24の変位zと1対1に対応し、
次式(2)で表される。
V=A・2z+Vmin ・・・(2) 即ち、吐出容量Vの関数である制御圧Pは摺動制御体24
の変位zと1対1に対応し、制御圧Pを吐出容量Vで微
分すれば次式(3)で表される。
dP/dV=dP/dz・dz/dV =dP/dz・1/2A =(Pmax-Pmin)/(Vmax-Vmin) ・・・
(3) 又、ガイド曲線S(x)と変位zとは次式(4)で結ば
れる。
(x+L1−z)+S(x)=L0 2 ・・・(4) 但し、L0はガイドピン9bと軸ピン7aとの距離(一定)、
L1は摺動制御体24変位z=0のときの軸ピン7aとガイド
ピン9bとの回転軸線l上における距離である。
式(4)を変位xで微分すれば次式(5)となる。
2(x+L1-z)(1-dz/dx)+2S・dS/dx =2(x+L1-z)(1-dz/dx)+2Sα =0 ・・・(5) さらに、第3図に示す距離Lはガイド曲線S(x)によ
り定まる直線D1,D2によって特定され、変位z及び傾き
αの関数となるガイド曲線Sで特定される距離Lは変位
z及び傾きαの関数である。なお、直接D1はガイド溝5
a,6aからのガイドピン9bに対する反力の方向線を表わ
し、この反力は第3図の矢印P方向である。従って、ガ
イド曲線Sは、制御圧Pを表す式(1)、変位zで微分
した制御圧Pの傾きを表す式(3)、変位zと変位xと
の関係を表す式(4)、及び変位zと変位xと傾きαと
の関係を表す式(5)から求められ、基礎直線Dを設定
することによりガイド曲線Sが前記のような変曲点s0
持つ単調増大曲線として設定される。
このように設定されたガイド曲線Sは第6図に示す制御
圧曲線C1をもたらす。曲線C1は最小制御圧Pminと最大制
御圧Pmaxとの間で単調増大し、第3図の変曲点位置x0
近に対応する変位位置z0に変曲点c0を持つ。即ち、回転
軸と摺動制御体との間に補正ばねを介在して制御圧補正
を行なう場合の機構の複雑化を回避しつつ摺動制御体24
の変位位置z=0から最大変位位置zmaxにわたる全ての
領域で斜板9の円滑な傾動動作を得ることができる。し
かも、補正ばねのない構成は回転軸4の後端部、即ちリ
ヤ軸部4bの長さの増大化を可能とし、これによりラジア
ルベアリング26の長さ増大化が可能となってラジアルベ
アリング26の耐久性が高まる。
本発明は勿論前記実施例にのみ限定されるものではな
く、例えば摺動制御体24の変位zの増大に対して単調増
大する制御圧曲線を得るには基礎直線Dに近い円弧曲
線、楕円弧曲線等の滑らかな曲線の採用も可能であり、
前記実施例と略同様のガイド曲線が得られる。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明は、回転軸の軸線方向へのガ
イドピンの変位位置を変数とするガイド孔のガイド曲線
として斜板傾角増大方向へのガイドピンの変位に対して
単調増大かつ途中で負から正に変わる変曲点を持ち、か
つある圧縮比において吐出容量の変動に対して線型的な
制御圧変移をもたらす曲線としたので、機構の複雑化を
もたらすことなく斜板の最小傾角から最大傾角にわたる
全領域での容量可変制御性を向上し得るという優れた効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明を具体化した一実施例を示し、第1図は圧
縮機の側断面図、第2図は第1図のA−A線断面図、第
3図はガイド曲線を説明するためのグラフ、第4図は斜
板傾角最小状態を示す側断面図、第5図は吐出容量と制
御圧との関係を示すグラフ、第6図は摺動制御体の変位
と制御圧との関係を示すグラフである。 シリンダブロック1、回転軸4、ガイド孔5a,6a、斜板
9、ガイドピン9b、回転子9c、制御圧室18a、摺動制御
体24、ガイド曲線S、変曲点s0

Claims (1)

    【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、この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、こ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、リ
    ヤ側シリンダボアにおける圧縮行程上死点を定位置とし
    た斜板式圧縮機において、吐出圧相当又は吸入圧相当の
    圧力に切換えられる容量制御用の制御圧室の容積を変え
    る摺動制御体を前記回転軸に摺動可能に支持し、冷媒ガ
    ス圧縮により生じる斜板揺動力と制御圧室内の圧力とを
    斜板及び摺動制御体を介して対抗させ、この対抗により
    揺動される斜板側にはガイドピンを取り付けると共に、
    回転軸側には前記ガイドピンとガイド関係を持つガイド
    孔を設け、回転軸の軸線方向への前記ガイドピンの変位
    位置を変数とするガイド孔のガイド曲線として斜板傾角
    増大方向へのガイドピンの変位に対して単調増大かつ途
    中で負から正へ変わる変曲点を持ち、かつある圧縮比に
    おいて吐出容量の変動に対して線型的な制御圧変移をも
    たらす曲線とした可変容量型斜板式圧縮機。
JP63167418A 1988-07-05 1988-07-05 可変容量型斜板式圧縮機 Expired - Lifetime JPH0676793B2 (ja)

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