JPS63192971A - 可変ストロ−ク形コンプレツサ - 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、可変ストローク形コンプレッサに係り、特に
車輌空調用に好適な可変ストローク形コンプレッサに関
する。

〔従来の技術〕

従来片斜板機構によるアキシャル形コンプレッサは特開
昭５８−１５８３８２号等で知られているが、同心円周
上に配置された複数のピストンの圧縮反力の合力作用位
置が、上死点方向に対してシャフト回転方向にずれるに
もかかわらず、可変ストローク機構では、上記合力を支
持する支点ピンが上死点方向にずれて配置されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術はピストンの圧縮反力の合力作用と斜板支
持ピンとの関係を考慮しておらず、可変ストローク機構
の各部品に運転時無理な力が作用し、コンプレッサの耐
久性、信頼性に悪影響を及ぼすという問題があった。

本発明の目的は、運転時のピストンの圧縮反力により、
可変ストローク機構の構成部品に無理な力が作用するの
を防止し、各部品の耐久性及び可変ストローク機構の円
滑な作動に対する信頼性を向上させる事にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、可変ストローク機構において、運転中に各
ピストンに作用する圧縮反力の合方の作用線上後方付近
で、この力を支持してやる事により達成される。

好ましくは、各ピストンの圧縮反力の合方は。

上死点方向でかつ、シャフト回転方向にずれた位置で斜
板に作用する為、シャフトに固定された突起部（ドライ
ブプレート）が次に上記合方を支点ビンを介して支持す
る位置、すなわち、上記斜板に設けられた耳部に当接し
て回転力を伝達する、シャフトに固定された突起部の当
接面を、上死点方向でかつ、シャフト回転方向にずらし
、上記合力作用線に近づけてやる事により達成される。

〔作用〕

前記手段により、斜板に作用する各ピストンの圧縮反力
の合力の作用線と、これを支持するシャフト突起部から
の支点ビンを介した反力の作用線とは、非常に近くなり
、これらの力の組み合わせにより斜板に発生するモーメ
ント力を非常に小さくする事が出来る。

上記の力の組み合わせにより、斜板に発生するモーメン
ト力は、後述のピン及びスリーブを介してシャフトで支
えるか、又は支点ビンを介して、シャフトに固定された
突起部のカム溝部で支える事になる。従って、斜板に作
用する各ピストンの圧縮反力の合力の作用線と、これを
支持するシャフト突起部からの支持ピンを介した反力の
作用線とが近くなり、部品間のこじりの原因となるモー
メント力を非常に小さく抑える事が出来る為、上記の問
題発生を防止する事が出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図により説明す
る。第１図のコンプレッサは、斜板が最大傾転角、即ち
ビストンストロークが最大の場合を示しである０本コン
プレッサでは、シャフト１に圧入あるいはノックピン等
でドライブプレート２を固定しである。該ドライブプレ
ートにはカム溝３が設けてあり、該溝内に支点ビン４が
カム曲線に沿って移動可能に設けられ、同時に上記支点
ビン４は、斜板５の耳部６に嵌合しである。また、前記
ドライブプレート２のカム溝３を設けた耳部７（前述の
突起部）と斜板耳部６とは、シャフト１と平行な面で回
転方向に当接する様な構造となっている。（第２図参照
）これにより、シャフト１の回転によってドライブプレ
ート２が回転すると、ドライブプレートの耳部７から斜
板５の耳部６に回転力が与えられ斜板５が回転する。シ
ャフト１にはスリーブ８がシャフトに対し少くとも軸方
向に滑動可能に組み込まれており、該スリーブは斜板５
とは支点ビン４と平行なピン９により、スリーブに対し
て斜板５がピン９のまわりに回転自在に締結されている
。したがって、シャフト１の回転により、ドライブプレ
ート２．斜板５．スリーブ８が共に回転する。斜板５に
は軸受２０を介してピストンサポート１１が回転自在に
嵌合されており、斜板５に固定された止め輸１２により
、軸受２ｏの内輪が斜板５に、その回転軸方向には移動
しないように固定されている。一方ピストンサポート１
１は突起１３により、軸受１０に対して図の右方向への
移動を規制され、しかも斜板５との間に設置されたスラ
スト軸受２０により、図の左方向への移動が規制されて
いる。また、ピストンサポート１１には、半径方向に軸
１４が圧入などの方法で固定されており、該軸１４には
回転と滑動が可能なようにボール１５が嵌合されている
。前記ピストンサポート１１がシャフト１の軸まわりに
回転しないように、前記ボール１５は、フロントカバー
１６の内周部に設けられた円弧状の断面形状を持つ軸方
向溝１７により、シャフト１の軸まわりの運動を規制し
ている。

更に、ピストンサポート１１には両端に球面部を有する
複数のコネクティングロッド１８が、一方の球面部によ
り、その中心まわりに回転自在に取り付けられ、他端の
球面部には、ピストン１９が、該球面の中心のまわりに
回転自在に取り付けられている。前記ピストン１９は、
シリンダブロック２１に設けられたシリンダボア２１ａ
（第６図参照）内に組み込まれている。シリンダブロッ
ク２１には吸入弁が設けられた吸入弁板２２．シリンダ
ヘッド２３．吐出弁（図示せず）、吐出弁支え兼パツキ
ン２４．リアカバー２５が設けられ。

これらは、ドライブプレート２．斜板５．ピストンサポ
ート１１などをとり囲む様に形成されたフロントカバー
１６と一体的にボルト等で固定されている。前記シリン
ダヘッド２３には、各シリンダボア２１ａに対応して、
吸入ポートと吐出ポート（図示せず）が設けられている
。リアカバー２５には、前記吸入ポートのみが開口し、
コンプレッサの吸入口２６と連通する低圧室２７と、前
記吐出ボートのみが開口し、コンプレッサの吐出口（図
示せず）と連通ずる高圧室２８とが設けられている。ま
たコンプレッサの圧縮作用に供い最終的にシャフト１に
作用する各ピストンの圧縮反力は、前記ドライブプレー
ト２とフロントカバー１６との間に設置されたスラスト
軸受２９で、また、シャフト１に作用するラジアル力は
フロントカバー１６及びシリンダブロック２１に設けら
れたラジアル軸受３０．３１で受ける。

またリアカバー２５内には圧力制御弁３２が組み込まれ
ており、該圧力制御弁３２は、弁体３４゜ベローズ３５
．シールプレート３９とから構成されている。

吸入ガスは、リアカバー２５に設けられた吸入口２６よ
り流入し上記圧力制御弁３２を通って低圧室２７へ流入
し、吸入弁２２を介して最終的に圧縮室（図示せず）に
吸入される通路構成となっている。

また斜板室３７は前記圧力制御弁３２の上流と連通路３
３により連絡されている。

本構造のコンプレッサにおいて、圧力制御弁３２は、上
流の吸入ガス圧力が所定の圧力より高い時、すなわち、
冷凍サイクルの熱負荷がコンプレッサ能力に対し高い時
には、第１図の様にベローズ３５が縮み、弁体３４が下
って開度が大きくなり、圧力制御弁３２の前後の差圧は
小さく、圧縮室に吸入されるガスの圧力は高い、この状
態では、ピストン１９の頭部に作用する圧力が高い為、
ピストン１９．コネクテイング１８．ピストンサポート
１１を介して斜板５を押す力により、斜板５を傾転させ
るモーメント（図中時計回り）が大きくなり、第１図の
様に斜板は、最大傾転、即ちビストンストロークが最大
となる方向へ制御される。

一方、圧力制御弁３２の上流の吸入ガス圧力が所定の圧
力より低くなる時、すなわち、冷凍サイクルの熱負荷が
コンプレッサ能力に対して低い時には、ベローズ３５が
伸びて弁体３４が上方に移動し、弁開度が小さくなり、
圧力制御弁３２の前後の差圧は大きくなり、圧縮室に吸
入されるガスの圧力は低くなる。この状態では、ピスト
ン１９の頭部に作用する圧力が低い為、相対的にピスト
ン頭部裏面に作用する圧力、すなわち、斜板室３７の圧
力（制御弁上流圧力）が高くなり、この差圧による力に
よって斜板５を立たせる方向のモーメント（図中反時計
回り）が発生し、斜板５は最小傾転すなわちビストンス
トロークが最小となる方向に制御される。

以上の原理により本実施例のコンプレッサでは。

熱負荷に応じて、斜板角、すなわちビストンストローク
を増減し、コンプレッサの容量を変化させる事が可能で
ある。

以上が基本構造であるが、本実施例では特に。

第２図に示す様に、ドライブプレート２の耳部７は、そ
の中心がシャフト１の回転方向にオフセットされて形成
されており、これに対応する斜板５の耳部６との当接面
Ａ面は、従来のオフセットのない場合のドライブプレー
ト耳部７′の当接面Ａ′に比べ、シャフト中心軸からの
オフセット量（図中破線で示す）が大きくなっている（
Ｑｌ＞Ｑｚ）ｓ 第３図〜第５図は、運転中の本実施例の可変ストローク
形コンプレッサ（５気筒）において、１本のピストンが
上死点の位置にある状態を、内部の可変ストローク機構
のみを取り出して、上死点方向より見た図である。第３
図において中心線より下のピストンは圧縮行程の状態に
あり、そのピストン頭部に作用する圧力は、ピストン背
部に作用する圧力（斜板室圧力＝コンプレッサ入口圧）
よりも大きく、その差圧は図中の矢印で示す様に左向に
働く、また手前のピストン程、圧縮行程の終盤にあり上
記差圧は大きい。一方、中心線より上のピストンは、い
ずれも吸入行程の状態にあり、これらのピストン頭部に
作用する圧力は、圧力制御弁（第１図−３２）によりス
トローク制御されていない高熱負荷の状態では、コンプ
レッサ入口圧すなわちピストン背部に作用する斜板室圧
力とほぼ等しく、これらの差圧は零と考えて良い、した
がって全部のピストン前後の差圧により発生する圧縮反
力の合力の作用位置は、第１図、及び第３図に矢印Ｆｂ
で示す位置付近となる。

更に厳密に上記圧縮反力の合力の作用位置を５気筒の場
合について計算したのが第６図である。

第６図において、円Ｃは複数のピストンボア２１ａが配
置されている配置円（直径φ４）を示す０図中上方が上
死点方向すなわちシリンダに対し斜板が最も近接する方
向を示す、上記上死点方向はシャフトの回転と共に回転
するが、第６図はシャフトと共に回転する回転座標系で
示しであるので上死点方向は常に上方である。

この時、第３図により説明した理由により圧縮反力の合
力は第６図において左上方の位置に作用するが、実際に
は、その作用位置は第６図に示した様に１つの閉曲線り
上をシャフト回転と共に周期的に移動する。（この周期
はコンプレッサの気筒数をｎとした時シャフトの回転角
で３６０’／ｎである。）これは、第３図の状態よりシ
ャフトが回転した時に、上死点方向に対する各ピストン
の位置及びそれぞれに作用する差圧が３６０”／ｎを周
期として変化する為である。また圧縮反力の合力の作用
点の移動軌跡である上記閉曲線りは運転条件すなわちコ
ンプレッサ吸入圧力Ｐｓと吐出圧Ｒ−によって変化する
が、第６図は、最もコンプレッサにとって苛酷な運転条
件（耐久試験条件）であるＰａ　＝　３０ｋｇ／ｃｍ”
Ｇ　　Ｐｓ＝　２ｋｇ／ｃ＋ｓ２Ｇの場合について計算
した結果を示しである。

なお、圧縮反力の合力は、その作用点が、上記閉曲線上
を移動するだけでなく、その力の大きさも変化し、図中
のＥ点付近で最大値となる。Ｅ点の上死点方向からの変
化ＭＥはピストンの配置径φ唸＝φ７０ｍｍの特約７．
５■であり、配置半径第４図にもどって、図中破線で示
す従来のドライブプレート耳部７′にオフセッサがない
場合、Ａ′面が圧縮反力の合力の作用線（矢印Ｆｂ）よ
りも中心線香りにある為、ドライブプレート耳部７′か
らの支持力Ｆｚ’　　は耳の端部Ａ２面内に作用し、力
Ｆｂと偶力を形成し、斜板に図中破線で示す回転モーメ
ントＭ＾′　を発生させる。

この回転モーメントＭ＾′　を支える為、カム溝３と支
点ピン４の間、もしくは、斜板５とピン９とスリーブ８
（第４図）とシャフト１との間においてこじりＰ点が発
生し、各部品の耐久性、及び可変ストローク機構の円滑
な作動に対する信頼性を低下させる。

これに対し、実線で示される本発明の実施例のドライブ
プレート耳部７はシャフト回転方向にオフセッサされて
おりＡ面は圧縮反力の合力Ｆｂよりも中心軸に対し外側
にあり、ドライブプレート耳部７からの支持力Ｆｚはカ
ム溝の内部で、上記圧縮反力の合力Ｆｂの真後３に作用
し、従来例の様に斜板５に回転モーメントを発生させる
事がなく、これによる不具合も生じない。

Ａ面のシャフト回転軸からのオフセット量Ｑｌは少くと
も第６図におけるＥ点の上死点方向からの変位ＱＥ以上
にする事が望ましい。（最もＦｌが大きい時に斜板に回
転モーメントが発生しない・） φｄ すなわちＱｏｘｉ＞　　Ｘｏ、２２としたい。

〔発明の効果〕

以上の様に本発明によれば、可変ストローク機構におい
て、ドライブプレートのカム溝と支点ピンの間、もしく
は斜板とピンとスリーブとシャフトの各部品間にこじり
を発生させる回転モーメントを低減出来るので、耐久性
及び信頼性が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明コンプレッサの実施例の全体構造を示
す縦断面図、第２図は第１図のＩ−１線断面図、第３図
は１本発明の詳細な説明する可変ストローク機構中央部
分斜視図、第４図は第１図の■−■断面図、第５図は第
１図のＩＶ−ＩＶ断面図。 第６図は本発明コンプレッサの圧縮反力の合力の作用位
置軌跡を示す模式図である。 １・・・シャフト、２・・・ドライブプレート、３・・
・カム溝、４・・・支点ピン、５・・・斜板、６，７・
・・耳部、８≠３の 第５の ＄Ｉ）云

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、傾転角が可変な斜板と、該斜板によつて揺動運動を
   与えられるピストンサポートと、該ピストンサポートと
   コネクテイングロツドにより連結され、シリンダボア内
   を軸方向に往復動する複数のピストンと、駆動部空間と
   シリンダ作動室吸入圧力との間に差圧を発生させる圧力
   制御手段と、を有する可変ストローク形コンプレツサに
   おいて、前記シヤフトに固定された突起部（ドライブプ
   レート）に、前記斜板の傾転角が変化する際の回転中心
   付近で斜板に設けられた耳部と当接し、斜板に回転トル
   クを伝達するシヤフト回転軸と平行な当接面を形成し、
   該当接面が、シヤフト回転軸に対し、シヤフト回転方向
   にオフセツトされている事を特徴とする可変ストローク
   形コンプレツサ。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、該当接
   面とこれと対を成す面とで決まる前記シヤフトに固定さ
   れ突起部の幅の中心が、シヤフト回転軸に対し、シヤフ
   ト回転方向にオフセツトされている事を特徴とする可変
   ストローク形コンプレツサ。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、オフセ
   ツト範囲はシヤフト回転軸に対しシリンダボアの配置半
   径の２２％以上であることを特徴とする可変ストローク
   形コンプレツサ。 ４、傾転角が可変な斜板と、該斜板によつて揺動運動を
   与えられるピストンサポートと、該ピストンサポートと
   コネクテイングロツドにより連結され、シリンダボア内
   を軸方向に往復動する複数のピストンと、駆動部空間と
   シリンダ作動室吸入圧力との間に差圧を発生させる圧力
   制御手段とを有する可変ストローク形コンプレツサにお
   いて、前記シヤフトに固定された突起部（ドライブプレ
   ート）に、前記斜板の傾転角が変化する際の回転中心付
   近で斜板に設けられた耳部と当接し、斜板に回転トルク
   を伝達するシヤフト回転軸と平行な当接面を形成し、該
   当接面を上死点方向で、かつシヤフト方向にずらし、運
   転中に各ピストンに作用する圧縮反力の合力作用線に近
   づけるように構成する事を特徴とする可変ストローク形
   コンプレツサ。